Hybride Glasbearbeitung mit Präzision und Effizienz
Mit dem ›Spark Assisted Chemical Engraving‹ (SACE) wurde jetzt ein Verfahren zur effizienten Mikrobearbeitung von Glas zur INDUSTRIEREIFE geführt. Der hybride Prozess erhält nicht nur die optische Transparenz von Glas, die erzeugten Strukturen sind auch frei von Graten, Rissen und Ablagerungen.
Bild 1. Mikrostrukturiertes Glassubstrat, wie es für Lab-on-Chips benötigt wird
Seit einigen Jahren erlebt Glas eine wahre Renaissance. In zahlreichen Hightech-Anwendungen, zum Beispiel in Micro-Electro-Mechanical Systems (MEMS) oder in Lab-on-Chips, wird es bereits erfolgreich eingesetzt (Bild 1). Seine einzigartigen Eigenschaften, wie die optische Transparenz oder die chemische Dauerbeständigkeit, machen es besonders für Biosensoren oder die Herstellung optischer Leiterplatten interessant. Zudem ist Glas radiofrequenzentransparent und eignet sich daher für Sensoren und die kabellose Energieübertragung. Jedoch stellen die Härte und Brüchigkeit eine besondere Herausforderung für die Mikrobearbeitung von Glas dar. Besonders eine hohe Qualität, glatte Oberflächen und Mikrostrukturen mit hohen Aspektverhältnissen sind schwierig zu erreichen.
›Spark Assisted Chemical Engraving‹ (SACE) ist eine Hybridtechnologie des schweizerischen Unternehmens Posalux, das chemische und thermische Prozessmechanismen kombiniert. Das Verfahren bewahrt die optische Transparenz von Glas und ruft keinerlei Grate, Risse oder Ablagerungen hervor. Selbst Strukturen mit Aspektverhältnissen von bis zu 1:10 können realisiert werden.
SACE basiert auf dem chemischen Ätzen von Glas. So können Mikrolöcher mit einer Tiefe von 700 μm in wenigen Sekunden gebohrt und mehrere Hundert Mikrometer tiefe Kanäle hergestellt werden. Es ist auch möglich, Glas mit einer Dicke von mehreren Millimetern zu schneiden. All diese Bearbeitungsmethoden sind direkt und ohne Zwischenprozess durchführbar.
Glas ist ein Zustand
Glas ist bekanntlich eine Mischung aus Sand, Kalk und Soda. Diese Mischung wird auf Temperaturen von circa 1400 bis 1600 °C erhitzt und die Schmelze dann abgekühlt. Dieses Abkühlen geschieht so schnell, dass die Moleküle kein normales Kristallgitter ausbilden können, wie Feststoffe es tun. Die Schmelze erstarrt in einem Zwischenstadium, einem Zustand zwischen flüssig und fest. Sie sieht zwar stabil aus, verhält sich aber auf molekularer Ebene eher wie eine Flüssigkeit. Chemiker bezeichnen diesen amorphen Feststoff als ›Glas‹. Theoretisch ist es möglich, aus nahezu jedem Feststoff ein Glas herzustellen, also auch aus Metallen. Glas entsteht aber auch in der Natur – als Nebenprodukt von Naturereignissen wie einem Vulkanausbruch.
Im 18. Jahrhundert begannen thüringische Glasbläser Fäden aus Glas zu ziehen. Die Glasfasern wurden zunächst als Engelshaar bekannt. Erst später entdeckte man die technischen Eigenschaften. Die extrem gute Lichtleitung oder die Tatsache, dass Glasfaserbündel unter Belastung widerstandsfähiger sind als kompaktes Glas, machen Glasfasern zu einem Superwerkstoff – nicht nur fürs schnelle Internet. So ermöglichen Glasfasern als biegsame Lichtleiter in endoskopischen Instrumenten minimalinvasive Untersuchungen und Operationen. Außerdem machen sie Kunststoffe superstabil und tragfähig, sodass daraus beispielsweise Flugzeugrümpfe und -flügel oder riesige Windmühlen von Windkraftanlagen gefertigt werden können...
HERSTELLER
POSALUX SA
CH-2500 Biel-Bienne 6
Tel. +41 32 344 75 00
www.posalux.ch