Mikro- und Nanobearbeitung mit Lasern

[VDX]

... wegen einiger Anfragen dazu in einem anderen Thread, stelle ich hier ein paar von meinen gelaserten Mini-, Mikro- und Nano-Teilen sowie Methoden und Apparate vor, um sie überhaupt handhaben zu können ...

Wenn Interesse besteht, kann ich noch mehr dazu raussuchen - mein Fundus an Projektentwicklungen zu Mikro-, Nano-, Laser und CNC ist über die Zeit ziemlich groß geworden

- mit einem NdYAG-Laser aus 0.1mm-Stahlfolie gelaserte Mini-Eisenbahn-Landschaft:

Eisenbahn-gelasert.jpg

- Vergleich der Gravierspuren in 0.3mm dickem PVC mit einer IR-Diode bei 2Watt optischer Leistung (breite Spur) und eines Faserlasers bei 1Watt (feine Spur) mit einfachster Fokussieroptik:

VD-FL1Watt-2mm.jpg

- Abtrag-Tests mit einem Excimer-Laser in Polymer - die 'Stanzmaske' ist knapp 0.1x0.1mm groß und je Stufe wurde 10x gepulst:

Nailheads-Polymer-optisch.jpg

- Das Ergebnis der Excimer-Bearbeitung - 'Freilegen' von Nano-Nailheads (konische Nanodrähte im Polymer, ein Kopf/'Nailhead' oben drüber zum Fixieren an die Werkzeugspitze und aus dem Polymer rausziehen):

Nailheads-EM.jpg

- hier ein einzelnes Modul im Detail:

Nailheads-EM-Detail.jpg

- hier ein Demonstrations-Aufbau zum Handeln von kleinen Teilen über mehrere Videomikroskope und ein Controlpad - zu sehen sind aus 0.3mm dicker Messingfolie Lasergeschnittene Zahnräder in einer CNC-gefrästen 'Planetenrad-Getriebebox' mit 5mm Durchmesser und eingesteckten Achsen mit 0.3mm Durchmesser:

Microassembly equipment.jpg

- die Getriebeboxen und Zahnräder im Detail:

Mini-Zahnraeder.jpg

- und hier noch ein umgebauter SMD-Fineplacer und ein paar andere Tools für die 'Mikrotechnik', die Staub in meinem Keller sammeln:

Fineplacer-microassembly1.jpg

Viktor

[Dr.Ulli]

Feine Sache!

[VDX]

.. ja, macht meist auch richtig Spaß, da was völlig Neues aufzubauen

Hier noch zwei Bilder von einigen der selbstgebastelten Greiferspitzen und Handhabungs-tools:

Greifer-Spitzen2_kl.jpg

Tools_all.jpg

Viktor

[andythemechanic]

Schon cool!
Da fällt mir auf: wo ist eigentlich dein Materialbearbeitungsthread? Der scheint spurlos verschwunden zu sein, oder bin ich nur zu doof zums suchen?

Grüße
Andreas

[VDX]

... stimmt, hab' noch mal nachgeschaut - der Thread ist verschwunden und alle Links drauf gehen ins Leere!

Was da wohl schiefgegeangen ist?

Viktor

[Dr.Wurstmann]

Du Freak! ....voll abgefahren!

[medusa]

Ich hatte von Anfang an den Eindruck, hier richtig zu sein... hier hängen nur so Irre wie ich rum...
Echt Wahnsinn, was Du da treibst. Die winzige Modelleisenbahn hätte es meinem Opa sicher angetan. Na, vielleicht sieht er sie ja von der Anderen Welt aus.

~medusa.

[VDX]

... da habt ihr meine wirklichen 'Spielsachen' noch nicht gesehen

Aus einer Messe-giveavay-Aktion habe ich z.B. noch einen Wafer voll mit kleinen Steck-Schachbrettern über - anbei ein Bild mit dem Wafer im Hintergrund und 4 von den Schachbrettern auf einem Vakuumtisch-Einsatz.

Der kleine weiße Punkt in der Mitte ist das Spielfeld - eine Anordnung von 30µ großen und 60µ tiefen Löchern mit einem Spielbereich im Zentrum mit 8x8 Löchern in einem 50µ-Raster und an beiden Enden jeweils 2x8 Löcher als Ablage.

'Gespielt' wurde mit kleinen Stahlstiften, die ich aus 25µ dickem Stahldraht abgelängt und in die Ablagelöcher gestellt hatte.

Ziel der Aktion war die Vorstellung eines von mir entwickelten 3-Achs-Mikromontagesystems mit Ferrofluid-Aktuatoren und Greifer, das einen Verfahrbereich in XYZ von je etwa 1mm bei einer Auflösung im Nanometerbereich hatte.

Die Leute durften unter dem Mikroskop damit rumspielen, die Stifte aufnehmen und ins Spielfeld setzen ... dann kam ein Tropfen Klarlack drüber und sie durften das Teil mitnehmen ...

Mikro-Schach.jpg

... da 1x1x1mm Arbeitsraum für die Nanotechnik zwar mehr als genug, für den typischen Mikrotechnik-Anwender aber etwas wenig waren, habe ich den nächsten 3-Achser dann mit Piezo-Wanderwellenmotoren mit 25mm Weg und etwas gröberer Auflösung von 'nur' 100nm pro Schritt aufgebaut ... der XYZ-Positionierer mit dem Keypad als Steuerung ist im ersten Post mit den Zahnrädern auf dem Bildschirm zu sehen ...

Viktor

[mR.Os]

Das ist echt krass ... mein größter Respekt.
Das hat schon was ...

[VDX]

... hab gerade noch ein Detailbild von den Mikro-Schachbrettern gefunden:

µChess_W1.jpg

... und falls noch jemand eine manuelle 4-Achs-Steuerung (XYZ + Greifer) mit 0-10V (mit max. 50mA Strom) oder 0-20V (mit max. 500mA) und 16Bit Auflösung gebrauchen kann - ein paar von den Sets habe ich noch da ... die Beschriftung ist gelasert ...

Mikropositionierer-Steuerung.jpg

Viktor

[VDX]

Hi Andreas,

Da fällt mir auf: wo ist eigentlich dein Materialbearbeitungsthread? Der scheint spurlos verschwunden zu sein, oder bin ich nur zu doof zums suchen?

... hab' gerade erfahren, daß der Thread vor einem Monat versehentlich einer Massen-Spam-Löschaktion zum Opfer gefallen ist und ein Backup schwierig bzw. nicht möglich wäre

Ich hoffe noch aufs Beste - ansonsten werde ich ihn bei Interesse neu starten ...

Viktor

[gento]

Die Fotos sind aber zum großen Teil von Januar 2009 und 2006 !
Und ein richtiger Maßstab fehlt.

Gento

[VDX]

... bei den REM-Bildern und ein paar vom Video-Mikroskop sind die Maßstäbe unten eingeblendet - evtl. das Bild hochscrollen.

Bei den anderen ist entweder ein bekanntes Vergleichsobjekt (z.B. Euro-Münze) dabei oder die Abmessungen im Text beschrieben.

Und was machts, daß die Bilder schon älter sind? Die Teile sind in der Zwischenzeit kaum gealtert, außer daß auf ein paar von den Größeren, nicht verpackten, etwas mehr Staub drauf liegt

Viktor

[gento]

Eben bei denen mit Maßstab fehlen Daten , das kann jedes Malprogramm.

Bei den sehr alten lese ich 18,6 mm Objektiv.
Wenn das richtige Makros sind sollte die Fotodistanz ca 10mm und dann aber alles beschattet sein.
Diese Fotos erscheinen mir aus mindestens 40 cm.

lg Gento

[VDX]

Hi Gento,

bei dem Bild mit den Schnittspuren in PVC mit Laserdiode ode Faserlaser habe ich den '2mm-Maßstab' ja auch mit Paint eingefügt, da ich die dünnen Schnitte in 2mm Abstand programmiert hatte

Die anderen 'optischen' mit Maßstab habe ich mit einem 'Im-Bild-Vermessungsprogramm' (Metric PE mit Falcon-Videograbber) aufgenommen, bei dem vorher die jeweilige Zoomstufe mit einem Lineal kalibriert wird - mehr Info gabs dazu auch nicht.

Die Maßstäbe in den REM-Bildern wurden so ausgegeben - die Bilder habe ich mit dem REM am IMM (Institut für Mikrotechnik Mainz) machen lassen, das ist dann wohl so üblich ... das optische Bild von den Excimer-Tests habe ich mit einem Videomikroskop gemacht, hier siehst du auch die geringe Schärfentiefe ...

Die Makro-Aufnahmen vom Wafer und von den Greifern habe ich, soweit ich mich noch erinnere, mit meiner damaligen Jenoptik-Digitalkamera mit 3.3MP-Sensor und Kreuznach-Zoom-Objektiv gemacht.

Zu den 'Mikro'-Abbildungsoptiken - du kannst die für die Mikromontage-Aufnahmen verwendeten Kameras im ersten Post in dem Aufbau mit dem Monitor und 4-fach-Splitter sehen. Die Kameras habe ich selber entwickelt, da ich für die Mikromontage mit Videounterstützung mit handelsüblichen Mikroskop-Kameras zu wenig Schärfentiefe hatte. Das sind kleine, handelsübliche Video-Makroobjektive mit etwa 35mm Brennweite, die ich je nach gewünschter Vergrößerung in einem definierten Abstand vor Conrad-'Fingerkameras' geklebt und in diese langen Gehäuse eingebaut habe - ich nehme dann z.B. ein Bild mit 1mm Objektfeldbreite und 1.2mm Schärfentiefe aus 150mm Abstand auf ... was da die SPDIF-Bild-Infos dazu sagen, weiß ich nicht.

Das vergrößerte Bild vom 'Mikro-Schachbrett' habe ich mit einer JAI-Industriekamera mit einem Zoom-Objektiv mit Fix-Abstand von etwa 60mm gemacht, das zwar gute Abbildungen macht, dafür aber die 'typischen' Probleme bei der Schärfentiefe aufweist ...

Viktor

[VDX]

... noch eine Korrektur zu den selbstgebastelten Videomikroskopen - die Kameras im Aufbau mit dem 4-fach-Videosplitter hatten doch nicht die 35mm-Makroobjektive, sondern 6mm-Stablinsen mit 'falscher' Farbkorrektur aus der Endoskopie als Objektive drin, weswegen ich dafür nur SW-Fingerkameras und rote superhelle LED's (der rote Fleck im Arbeitsbereich) als Beleuchtung verwendet hatte.

Die 35mm-Makroobjektive habe ich später für Farb-Fingerkameras genommen, da bei denen die Farbkorrektur gepaßt hat ... Objektive selber rechnen konnten wir uns damals nicht leisten ...

Hier sieht man rechts die schwarzweißen Kameras mit den Stablinsen und links 3 von den Farbkameras mit den Makroobjektiven in der aufschraubbaren Spitze:

MiKas.jpg

Viktor

[VDX]

... wegen der Schärfentiefen-Problematik bei der Mikromontage hier ein Link zu Videomikroskop-Bildern, die ich vor ein paar Jahren gemacht hatte, um ein konventionelles Videomikroskop mit unseren damals neu aufgebauten tiefenscharfen Kameras zu vergleichen:
http://mikroskopkamera.de/galerie_r3c_vergleich.htm

Viktor

[adminoli]

Hi,

heißt das nicht eigentlich Tiefenschärfe oder wird das hier anders bezeichnet?

[VDX]

... wie mir ein Optiker mal sagte, hieße es technisch richtig 'Schärfentiefe', während sich umgangssprachlich 'Tiefenschärfe' durchgesetzt hat

Viktor

[andythemechanic]

am IMM (Institut für Mikrotechnik Mainz) machen lassen,

Bist du da öfters? Wenn ja kannst du mich mal besuchen, ich arbeite über die Strasse.

Grüße
Andreas

[VDX]

Hi Andreas,

am IMM (Institut für Mikrotechnik Mainz) machen lassen,

Bist du da öfters? Wenn ja kannst du mich mal besuchen, ich arbeite über die Strasse.

Grüße
Andreas

... in letzter Zeit nicht mehr - fast täglich als Pendler nach Frankfurt, gelegentlich längere Fahrten zu Kunden oder Projektpartnern.

Am Do. bin ich privat Richtung Fulda uterwegs zu Isel und i-mes/i-core, ein älteres Projekt zum Thema 3D-Drucken und Laserbearbeitung wieder 'aufwärmen' ... allerdings etwas mehr Makro-Technik

Viktor