DE102004054587B3

DE102004054587B3 - Verfahren zum Herstellen von reproduzierbaren Mikrobohrungen sowie Vorrichtung dafür

Info

Publication number: DE102004054587B3
Application number: DE200410054587
Authority: DE
Inventors: Andreas Dr. Heinek; Andreas Dr. Lenk
Original assignee: Siemens Corp
Current assignee: Continental Automotive GmbH
Priority date: 2004-11-11
Filing date: 2004-11-11
Publication date: 2006-05-18
Anticipated expiration: 2024-11-12

Abstract

Die Erfindung betrifft ein Verfahren und eine Vorrichtung zum Herstellen von reproduzierbaren Mikrobohrungen (30) mit bestimmten hydraulischen Eigenschaften, wobei die Mikrobohrung (30) mittels eines elektrochemischen Prozesses in einer Lage in einem Werkstück (10) hergestellt wird, in der bereits eine Vorbohrung (20) existiert, die einen geringeren Durchmesser (D¶20¶) als die spätere Mikrobohrung (30) aufweist. DOLLAR A Ferner betrifft die Erfindung ein System zum Herstellen einer Mikrobohrung (30), bestehend aus einer Laserbohrvorrichtung und einer obigen Mikrobohrvorrichtung, wobei die Vorbohrung (20) mittels der Laserbohrvorrichtung hergestellt wird und die Mikrobohrvorrichtung im Anschluss daran die Mikrobohrung (30) in der Lage der Vorbohrung (20) im Werkstück (10) herstellt.

Description

Die Erfindung betrifft ein Verfahren und eine Vorrichtung zum elektrochemischen Abtragen, insbesondere zum elektrochemischen Bohren von Düsenöffnungen von Einspritzdüsen sowie von Drosselbohrungen.
Das Einbringen von Bohrungen mit definierten hydraulischen Eigenschaften (Durchmesser von 50 bis 300 μm) in Stahl oder andere metallische Legierungen mittels Erodieren wird seit Jahren industriell angewendet, wobei bei sehr geringen Bohrungsdurchmessern (Durchmesser 50 bis 100 μm) die Bohrungstiefe stark eingeschränkt ist. Ein Anwendungsfeld für das Erodieren ist das Bohren von Benzin- und Dieseleinspritzdüsen, das durch sehr hohe Anforderungen an die Reproduzierbarkeit der hydraulischen Eigenschaften der Bohrung bei gleichzeitig möglichst kurzer Prozesszeit gekennzeichnet ist. Das Erodieren stößt bei Bohrungsdurchmessern von 80 bis 100 μm und Aspektverhältnissen (Verhältnis von Länge zu Durchmesser der Bohrung) ab 10 an seine technisch machbaren Grenzen.

Aus der DE 201 20 252 U1 ist eine Erodiermaschine und eine Elektrodenführung für die Erodiermaschine offenbart, die Mikrobohrungen für Einspritzdüsen herstellen kann, wobei eine definierte Lage einer Elektrode auch beim Vorschieben der Elektrode während des gesamten Erodierprozesses mit einer gewissen geringen Toleranz hergestellt werden kann, wobei die Elektrode spielfrei in einer Elektrodenführung geführt ist.

Darüber hinaus sind zum Herstellen von Mikrobohrungen Laserbohrverfahren, insbesondere Perkussionsbohrverfahren, bekannt, die unter bestimmten Bedingungen mit einem geeignet modulierten Laserpuls mit Pulsdauern im Bereich von einigen 0,1 ms Bohrungen mit Durchmessern im Bereich von 20 bis 800 μm erzeugen können. Solche Bohrungen können mit kurzen Herstellungszeiten von weniger als 1 s hergestellt werden, weisen aber nur eine geringe Präzision auf, die sie ohne Nachbearbeitung für Anwendungen bei Einspritzdüsen ungeeignet macht.

Insbesondere bei der Herstellung von Bohrungen mittels Erodieren oder Laserbohren und geringen Bohrungsdurchmessern ist eine Nachbearbeitung der Bohrungen zum Erhalten von exakten hydraulischen Eigenschaften notwendig. Dies gelingt nur durch eine teure und aufwändige Nachbearbeitung mittels Fluidschleifens.

Die EP 0 299 143 A1 und die US 4 786 777 offenbaren ein funkenerosives Bohrverfahren zum Herstellen von Einspritzlöchern in Einspritzdüsen. Hierbei wird an einer Laserbohrung mit Untermaß eine Bohrung mit einem größeren Durchmesser mittels des Bohrverfahrens hergestellt. Ferner offenbaren diese beiden Schriften eine entsprechende Einrichtung zum Herstellen der Bohrungen mit einer Laserbohrvorrichtung und einer Funkenerosionsvorrichtung.

Nachteilig am Erodieren ist ferner, dass sich eine Elektrode der Erodiermaschine prinzipbedingt während der Durchführung des Verfahrens abnutzt und sich so die herstellbaren Bohrungen in ihren Eigenschaften mit der Zeit verändern.

Ferner sind zum Bearbeiten von Werkstücken im Stand der Technik elektrochemische Verfahren und Vorrichtungen bekannt, die sich durch eine hohe Präzision und eine kurze Prozesszeit auszeichnen.

Das Grundprinzip des elektrochemischen Abtragens bzw. Bohrens (ECM – Electro Chemical Machining) entspricht dem einer elektrolytischen Zelle, bei welchem ein System aus Werkstück-Elektrolyt-Werkzeug die elektrolytische Zelle bildet, in der bei Verwendung geeigneter Elektrolytlösungen die Anode aufgrund von Ladungsaustauschvorgängen in Lösung geht. Zwischen einem Werkstück (Anode) und einem Werkzeug (Kathode) strömt durch einen Bearbeitungsspalt eine Elektrolytlösung mit möglichst hoher Geschwindigkeit, wobei an der Kathode Wasserstoffionen entladen werden. Die an der Anode entstehenden Metallionen reagieren mit entsprechenden Reaktionspartnern, z. B. bei basischen Elektrolyten mit OH-Ionen des Elektrolyts unter Bildung von Metallhydroxidverbindungen, die vom strömenden Elektrolyten mitgenommen und wegtransportiert werden. Anwendungsgebiete für das elektrochemische Abtragen finden sich u. a. in der Luft- und Raumfahrttechnik (Verdichter- und Turbinenschaufeln (Filmkühlung), Turbinenscheiben), in der Antriebstechnik, der Nahrungsmittelindustrie und der Medizintechnik. Die überragenden Eigenschaften des elektrochemischen Abtragens sind eine große Gestaltungsfreiheit auch für komplexe Raumformen, eine hohe Abtragsleistung (Vorschubgeschwindigkeiten bis 3 mm/min) unabhängig von der Materialhärte des zu bearbeitenden Werkstücks, eine Fertigbearbeitung eines Werkstücks in einem Arbeitsgang bei gleichzeitig hoher Maßgenauigkeit und hoher Oberflächengüte, eine gute Wiederholbarkeit der Bauteileigenschaften, kein Werkzeugverschleiß, ein kalter Abtragvorgang und somit keine thermisch oder verformungsbedingte Gefügebeeinflussung, keine nennenswerten Bearbeitungskräfte, eine gratfreie Bearbeitung und keine Zerspanungskräfte.

Ein Anwendungsgebiet des ECM ist das so genannte elektrochemische Bohren, wobei im Elektrolyten das Metall des Werkstücks möglichst vollständig aufgelöst wird und daher aus dem zum Teil sehr engen Spalt zwischen Werkstück und Kathode besser heraustransportiert werden kann.

Die DE 199 60 790 A1 offenbart eine ECM-Elektrode zum elektrochemischen Bohren von Werkstücken, wobei die Elektrode eine hohlzylindrische Form aufweist und das Elektrodenmaterial ein Metall mit im Wesentlichen amorpher Struktur ist, wodurch dieses Rohr bei einem ECM-Verfahren einerseits als elektrischer Leiter zum Anlegen einer Ladung dient und anderseits in seinem Inneren einem Elektrolyten zum Bearbeitungsbereich im Werkstück führen kann. Bei dieser Elektrode wird der Elektrolyt innerhalb der Elektrode nach unten zu seinem offenen freien Ende geführt, an welcher die Bohrung vorangetrieben wird. Ein Zurückfördern des Elektrolyten findet in eine Gegenrichtung dazu, außerhalb der Elektrode entlang der bereits entstandenen Bohrung statt. Zur Begrenzung der elektrochemischen Wirkung auf einen unteren Bereich der Elektrode ist diese wenigstens abschnittsweise mit einer elektrisch nicht leitenden Isolierschicht versehen.

Obige Elektroden sind für Bohrungen mit Außendurchmessern von ca. 200 μm noch kostengünstig zu fertigen. Sollen jedoch Bohrungen mit geringeren Außendurchmessern (130 μm und darunter) schnell und kostengünstig gefertigt werden, so stößt obiges Konzept an seine Grenzen, da hierfür Elektrodenkörper mit einem Durchmesser von maximal 110 μm und darunter notwendig sind (Isolierschichtdicke und Transportspaltweite addieren sich zum Elektrodendurchmesser hinzu: jeweils ca. 5 bis über 10 μm).

Die US 6 387 242 B1 offenbart ein Verfahren zum elektrochemischen Nachbearbeiten von Bohrungen in Turbinenschaufeln mit Durchmessern von wenigen Millimetern, wobei eine Bohrungsinnenwand mit Rippen, Stegen oder Graten versehen wird, um beim Durchtritt von Luft eine turbulente Strömung zu erzeugen. Eine ECM-Elektrode ist hierfür außen abschnittsweise elektrisch isoliert und abschnittsweise elektrisch nicht isoliert. Für das Nachbearbeiten wird die Elektrode vollständig in die Bohrung vorbewegt anschließend ein Elektrolyt zugeführt und die Elektrode bestromt, wobei die Bohrungsinnenwand gegenüber den elektrisch nicht isolierten Stellen abgetragen wird.

Die EP 1 179 379 A1 offenbart ein Verfahren zur elektrochemische Nachbearbeitung einer Bohrungsverjüngung mittels eines elektrochemischen Verfahrens. Hierbei wird eine Elektrode mit elektrisch nicht isoliertem freien Ende und ansonsten elektrisch isolierter Oberfläche bis an die Schulter der Bohrungsverjüngung vorbewegt, anschließend ein Elektrolyt zugeführt und die Elektrode bestromt, wobei die Kanten bzw. der Rand der Schulter geglättet wird.

Die WO 2004/054748 A1 offenbart ein Verfahren zur Nachbearbeitung eines Durchgangslochs, insbesondere ein Verfahren zur Reinigung eines Durchgangslochs, das z. B. aufgrund Oxidation oder einer Oberflächenbeschichtung des betreffenden Bauteils verschmutzt wurde. Hierbei wird durch das Durchgangsloch ein Mittel hindurchgeleitet, das Material im Inneren der Bohrung abträgt. Dies geschieht z. B. mittels eines elektrisch leitenden Elektrolyts und einer am Austrittsort des Elektrolyts unter einer elektrischen Spannung stehenden Elektrode, oder einer Säure. Direkt am Austrittsort des Mittels wird das Mittel vorzugsweise verdünnt, sodass es zu keinem Materialangriff außerhalb der Bohrung kommen kann.

Es ist daher eine Aufgabe der Erfindung, ein Verfahren und eine Vorrichtung zur Verfügung zu stellen, mittels welchen Mikrobohrungen mit reproduzierbaren definierten hydraulischen Eigenschaften, insbesondere für Düsenöffnungen von Einspritzdüsen sowie von Drosselbohrungen, kostengünstig mit geringen Prozesszeiten herstellbar sind. Die späteren Mikrobohrungen sollen hierbei z. B. für Einspritzdüsen einen Durchmesser von kleiner als 80 μm bis ca. 110 μm aufweisen.

Die Erfindung wird mittels eines Verfahrens zur Herstellung von Mikrobohrungen mit Aspektverhältnissen von wenigstens 10 und Durchmessern kleiner 110μm gelöst, wobei die Mikrobohrung mittels eines elektrochemischen Prozesses an einer Position in ein Werkstück hineingebracht wird, an der bereits eine kleinere Vorbohrung vorhanden ist, deren hydraulische Eigenschaften eine große Streubreite aufweisen können.

Bevorzugt wird die Vorbohrung mittels einer ECM-Elektrode und einem in der Vorbohrung vorgesehenem Elektrolyten nachgearbeitet, wobei sich die Elektrode an einer Eintrittsstelle der Vorbohrung in Richtung der Vorbohrung in das Werkstück hineinsenkt. Die als Kathode geschaltete Elektrode vergrößert zusammen mit dem in der Vorbohrung vorhandenen Elektrolyten die Vorbohrung in einem Bereich um sie herum, was diese auf den gewünschten Durchmesser der späteren Mikrobohrung erweitert.

Mittels des erfindungsgemäßen Verfahrens ist es möglich, Mikrobohrungen mit definierten hydraulischen Eigenschaften in ein Werkstück einzubringen, wobei die Mikrobohrungen einerseits für die technische Anwendung klein genug und andererseits mit kurzen Prozesszeiten herstellbar sind.

Erfindungsgemäß kann z. B. die mangelnde Qualität von Laserbohrungen (s. o.) durch eine geregelte elektrochemische Bearbeitung derart verbessert werden, dass dadurch die gewünschten hydraulischen Eigenschaften von Einspritzöffnungen für Einspritzdüsen genau eingestellt und reproduzierbar gestaltet werden können. Mittels einer erfindungsgemäßen Ausführungsform des Verfahrens, also z. B. einem Vorbohren mittels eines Lasers und einer elektrochemischen Nachbearbeitung der Laserbohrung sind im Vergleich zum Stand der Technik die Stückkosten pro Bohrung bzw. pro Werkstück sowie die Herstellungsdauer vorteilhafter. Sowohl das Laserbohren als auch das elektrochemische Bearbeiten haben geringere Stückkosten als das Erodieren bzw. das nachfolgende Fluidschleifen. Ferner besteht beim elektrochemischen Nachbearbeiten keine Gefahr einer Verstopfung der Bohrung während des Nacharbeitens, wie das beim Fluidschleifen der Fall sein kann.

Erfindungsgemäß wird für eine einzelne Düseneinspritzöffnung eine (Laser-)Vorbohrung hergestellt, die kleiner ist als der spätere Solldurchmesser der Mikrobohrung. Bei Aspektverhältnissen von kleiner als ca. 20 sind solche Laserbohrungen mit ca. 50 μm Durchmesser mit Prozesszeiten von weniger als 1 s herstellbar. Anschließend wird mittels einer ECM-Elektrode und dem erfindungsgemäßen Verfahren an derselben Stelle eine Bohrung mit den gewünschten Endmaßen eingebracht. Da durch die schon vorhandene Laservorbohrung ein schneller Austausch des Elektrolyts von der Bearbeitungselektrode weg, möglich ist, ergeben sich kurze Prozesszeiten, die nur einen Bruchteil der Prozesszeit betragen, die nötig wäre, wenn man ohne eine Vorbohrung arbeitet. Hierbei sind Taktzeiten von unter einer Minute realisierbar.

In einer bevorzugten Ausführungsform der Erfindung wird für einen Austausch des Elektrolyten im Werkstück der Elektrolyt von der Seite in das Werkstück eingefüllt, von welcher die Elektrode in das Werkstück eindringt. Hierbei kann der Elektrolyt innerhalb oder außerhalb der Elektrode entlang der entstehenden Mikrobohrung zum Bearbeitungsspalt hin- und durch die Vorbohrung wieder abgeführt werden. Falls es ein späterer Durchmesser der Mikrobohrung erlaubt, kann die Elektrode z. B. rohrförmig und aus einem Metall sein, wobei der Elektrolyt innen durch die Elektrode hindurchtritt. Ferner kann, ebenfalls bei hinreichenden Durchmessern der Mikrobohrung, die Elektrode z. B. ein Draht sein, welcher von einem Rohr, z. B. aus Glas, umgeben ist, wobei der Elektrolyt zwischen dem Draht und dem Rohr in Richtung des Bearbeitungsspalts gefördert wird und das Rohr zusammen mit dem Draht in das Werkstück vorbewegt wird.

Ferner wird die Aufgabe der Erfindung mittels einer Vorrichtung zum Herstellen von reproduzierbaren Mikrobohrungen mit bestimmten hydraulischen Eigenschaften gelöst, wobei der Bearbeitungsabschnitt einer ECM-Vorrichtung – also derjenige Bestandteil der ECM-Vorrichtung, welcher in das Werkstück eindringt – ein massiver Körper ist, der zum Vorbewegen in das Werkstück an einer Außenposition der Vorbohrung am Werkstück positioniert wird und sukzessive entlang der Vorbohrung in das Werkstück unter einem elektrochemischen Abtragen des Werkstückmaterials eindringt. Hierbei ist der massive Körper im Wesentlichen ein Vollzylinder, wobei jedoch zur Realisierung von anderen Bohrungsquerschnitten der massive Körper einen anderen Querschnitt, wie z. B. ein Rechteck oder eine Ellipse, besitzen kann.

Bei dieser erfindungsgemäßen Vorrichtung bzw. des erfindungsgemäßen Verfahrens wird der Elektrolyt zum Austauschen außen an der Elektrode entlang durch die entstehende Mikrobohrung in Richtung des Bearbeitungsspalts gefördert und von dort aus durch die verbleibende Vorbohrung abgeführt. Mittels dieser erfindungsgemäßen Vorgehensweise ist es möglich, sehr kleine, qualitativ hochwertige, von ihren hydraulischen Eigenschaften her, reproduzierbare Mikrobohrungen mit Durchmessern von kleiner als 80 μm zu erzeugen. Hierbei ist es möglich, für Einspritzdüsen die entsprechenden Mikrobohrungen (Düsenöffnungen) mit einer Tiefe von ca. 1 mm derart zu gestalten, dass sie gleiche hydraulische Eigenschaften aufweisen. Insbesondere durch Verwendung einer massiven Elektrode sind derart kleine und qualitativ hochwertige Mikrobohrungen möglich, da es nicht notwendig ist, z. B. in einer Hohlelektrode den Elektrolyten zum Bearbeitungsspalt hin und ihn außerhalb der Elektrode wieder zurück zu transportieren, sondern den Hintransport über den Außenspalt und den Abtransport durch die Vorbohrung, von der Elektrode weg, vorzunehmen. Mittels der erfindungsgemäßen Anordnung der ECM-Vorrichtung mit einer Elektrode – die ausschließlich z. B. aus einem massiven Vollzylinder oder Vollprisma besteht, und der Vorbohrung im Werkstück – ist es möglich eine Mikrobohrung in das Werkstück einzubringen, ohne dass die Elektrode für den Hin- und/oder Wegtransport eines Elektrolyts (z. B. mit einem sie umgebenden Rohr zum Transport des Elektrolyts zwischen der Innenwand des Rohrs und Außenfläche der Elektrode) zusätzlich ausgerüstet sein muss.

Zur Führung der Elektrode entlang der Vorbohrung kann die Elektrode an ihrem freien Ende einen Vorsprung aufweisen, welcher beim Herstellen der Mikrobohrung die Elektrode in Richtung der Vorbohrung führt. Hierbei ist der Vorsprung bevorzugt elektrisch nicht oder nur sehr wenig leitend, damit mittels des Vorsprungs kein Aufweiten der Vorbohrung stattfindet. In einer einfachen Ausführungsform ist dieser Vorsprung kegelförmig.

Für kurze Prozesszeiten ist es notwendig, den Elektrolyten im Bereich des Bearbeitungsspaltes möglichst schnell auszutauschen. Dies wird dadurch realisiert, dass zwischen Eintritt des Elektrolyts am Eindringort der Elektrode und am Austrittsort des Elektrolyts eine Druckdifferenz angelegt wird. So ist es z. B. denkbar, dass der Elektrolyt an einem Ende von der Vorbohrung abgesaugt wird, das gegenüber der entstehenden Mikrobohrung liegt.

Die durch das Werkstück erzeuge Elektrolytströmung kann zur Prozesssteuerung und -regelung dienen. Hierbei kann z. B. der Durchfluss es Elektrolyts durch die entstehende Mikrobohrung und die verbleibende Vorbohrung bestimmt werden, woraus die aktuellen Parameter einer elektrochemischen Prozessführung abgeleitet werden können. So kann z. B. zur Bestimmung dieser Parameter die Druckdifferenz zwischen Eintritts- und Austrittsort des Elektrolyts, die Durchflussmenge des Elektrolyts durch das Werkstück, die Eindringtiefe der Elektrode in das Werkstück (also auch (inkl. des Bearbeitungsspalts) bereits vorhandene Länge der Mikrobohrung sowie verbleibende Länge der Vorbohrung), das durch die Elektrode verdrängte Volumen in der entstehenden Mikrobohrung, das Dichteverhältnis zwischen Elektrolyt und einem Arbeitsmedium, welches im bestimmungsgemäßen Einsatz des Werkstücks durch die Mikrobohrung hindurchtritt, berücksichtigt werden. Die Auswertung der hydraulischen Eigenschaften der entstehenden Bohrung während der Herstellung der Mikrobohrung hat den Vorteil, dass auf die späteren Eigenschaften der Mikrobohrung schon beim Herstellen der Mikrobohrung direkt Einfluss genommen werden kann, da diese Parameter eng mit den gewünschten hydraulischen Funktionseigenschaften der späteren Mikrobohrung korrelieren. Dadurch entsteht z. B. weniger Ausschuss beim Herstellen von Einspritzdüsen, die z. B. je nach Typ sechs bis über 24 Einspritzöffnungen aufweisen. Beeinflussbare Verfahrensparameter sind z. B. die Elektrolytdurchflussmenge pro Zeiteinheit (über die Druckdifferenz zwischen Eintritts- und Austrittsort), die Bearbeitungsspaltweite, die Spannung zwischen Kathode und Anode, die Vorschubgeschwindigkeit der Elektrode, der Elektrolyt sowie die Konzentration des Elektrolyten.

Ferner ist es wünschenswert, die elektrochemische Wirkung der Elektrode entweder auf ihre direkte Umgebung zu begrenzen oder eine elektrochemische Wirkung nur im Bereich ihres freien Endes zuzulassen.

Dies ist einerseits mittels einer gepulten Spannungsquelle realisierbar, wobei die Spannungspulse derart gewählt sind, dass sich die Elektronen der Spannungsquelle nur ca. 3 bis 10 μm, bevorzugt 5 μm, in die Lösung hinein bewegen können, wodurch eine elektrochemische Wirkung der Elektrode in einem Bereich darüber hinaus nicht existent ist. Hierdurch wird eine entstehende Mikrobohrung, bei Elektronen, die sich nur ca. 5 μm in die Lösung bewegen können, von ihrem Durchmesser her um ca. 10 μm größer, als die Elektrode selbst.

Eine andere Möglichkeit, die elektrochemische Wirkung der Elektrode auf einen gewünschten Bereich zu begrenzen, besteht darin, die Elektrode an ihrer Außenfläche elektrisch zu isolieren. Hierdurch ist sichergestellt, dass die elektrochemische Wirkung nur an der Spitze der Elektrode auftritt. Mittels einer solchen Elektrode sind Mikrobohrungen realisierbar, deren maximaler Durchmesser im Bereich des größten Durchmessers der Elektrode liegt. Bei einer solchen Ausführungsform sind jedoch Ausnehmungen in Längsrichtung der Elektrode notwendig, um einen Elektrolytfluss sicherzustellen, oder darauf zu achten, dass die Elektrode an ihrer Spitze den Durchmesser der entstehenden Mikrobohrung etwas größer gestaltet als ihr eigener Durchmesser ist. Eine solche elektrisch nicht leitende Isolierschicht kann z. B. eine Schicht aus AlON oder TiAlON, einem Lack, einem Oxid oder einem Mischoxid sein. Bevorzugt ist die Schichtdicke einer solchen Isolierung so klein wie möglich und bewegt sich im Allgemeinen zwischen 5 und 10 μm. Ferner ist es möglich die Oberfläche der Elektrode zu oxidieren und dadurch die Oberfläche bis zu einem gewissen Grad elektrisch nicht leitend zu machen. Solchermaßen passivierte Oberflächen bilden einen abschlie ßend dichten Film auf der Oberfläche der Elektrode, wobei die elektrisch nicht leitenden Eigenschaften mit der Dicke der Oxidschicht steigen. Beispiele für solchermaßen passivierbare Metalle sind Vanadium, Chrom, Titan und Aluminium.

Ein für die Erfindung geeigneter Elektrolyt, insbesondere für die bei Einspritzdüsen verwandten Materialien ist eine NaOH-Lösung (Natronlauge), die bei einem geeignet hohen Durchsatz durch das Werkstück ohne Blasenbildung innerhalb der Bohrungen durch das Werkstück förderbar ist. Dies hat den Vorteil, dass der Durchfluss durch das Werkstück präzise einstellar ist, da expandierende Gasblasen den Durchfluss nicht behindern.

Weitere bevorzugte Ausführungsformen der Erfindung ergeben sich aus den übrigen Unteransprüchen.
Die Erfindung wird im Folgenden anhand von Ausführungsbeispielen anhand der beigefügten Zeichnung näher erläutert. In der Zeichnung zeigen:
1 ein Blockdiagramm des erfindungsgemäßen Verfahrens bzw. der erfindungsgemäßen Vorrichtung.
Die folgenden Erläuterungen zum erfindungsgemäßen Verfahren und zur erfindungsgemäßen Vorrichtung beziehen sich im Wesentlichen auf das Nacharbeiten einer Durchgangsvorbohrung mit geringem Durchmesser. Hierbei kann die Durchgangsvorbohrung derart nachgearbeitet werden, dass sie entweder über ihre gesamte Länge oder nur bis zu einer bestimmten Tiefe (Sacklochbohrung) nachgearbeitet wird. Es ist aber erfindungsgemäß ebenso möglich, eine Sacklochvorbohrung nachzuarbeiten, wobei jedoch ein Verbindungskanal in einen unteren Bereich der Sacklochvorbohrung münden sollte, um einen Austausch eines Elektrolyts zu gewährleisten und so für eine kurze Herstellungsdauer zu sorgen. Ferner ist auch das Nacharbeiten von kreisbogenförmigen Vorbohrungen möglich, wobei hierbei entsprechend kreisbogenförmige Elektroden verwendet werden müssen.
l zeigt das Nacharbeiten einer Vorbohrung 20 (Durchgangsbohrung) in einem Werkstück 10, z. B. einer Platte, in welche z. B. eine Fluiddrossel mit bestimmten hydraulischen Eigenschaften eingebracht werden soll. Dies wird dadurch erreicht, dass die Vorbohrung 20 mittels einer Elektrode 40 einer ECM-Vorrichtung feinbearbeitet wird, wodurch ein Umfangsabschnitt (Wandung) im Werkstück 10 der Vorbohrung 20 mittels eines elektrochemischen Verfahrens abgetragen wird.
Die ECM-Vorrichtung arbeitet folgendermaßen: Zwischen dem Werkstück 10 und der Bearbeitungselektrode 40 wird ein elektrisches Feld mittels einer Spannungsversorgung 60 aufgebaut, wobei die Elektrode 40 bevorzugt als Kathode und das Werkstück 10 entsprechend als Anode geschaltet ist. In der Vorbohrung 20 befindet sich ein Elektrolyt 50, der bevorzugt während des Verfahrens ausgetauscht wird und durch die Vorbohrung 20 hindurchströmt. Hierbei tritt der Elektrolyt 50 bevorzugt an der Stelle in das Werkstück 10 ein, an welcher die Elektrode 40 beginnt, sich in das Werkstück hineinzusenken (Eintrittsort 52) und wird an einem gegenüberliegenden Ende der Vorbohrung 20 (Austrittsort 54) wieder abgeführt. Eine umgekehrte Strömungsrichtung des Elektrolyts ist ebenso realisierbar. Die Elektrode 40 beginnt nun, sich bei Position 52 (1) in das Werkstück 10 hineinzusenken, wobei überall an den Stellen, an welchen ein elektrisches Feld existiert und ein Elektrolyt 50 zwischen Elektrode 40 und Werkstück 10 vorhanden ist, das Werkstück 10 an diesen Stellen im Elektrolyt 50 aufzulösen. Dies ist insbesondere im Bereich eines Bearbeitungsspalts 56 erwünscht. Ein Vorschub 90 bewegt nun die Elektrode 40 in Richtung der Vorbohrung 20 immer weiter durch das Werkstück 10 hindurch, wobei die Vorbohrung 20 auf einen größeren Durchmesser, den gewünschten späteren Bohrungsdurchmesser einer Mikrobohrung 30, aufgeweitet wird. Das Austauschen des Elektrolyts 50 gewährleistet dabei einen möglichst schnellen Abtrag der Wandung um die Vorbohrung 20 herum in Richtung einer Längsachse 95 der Vorbohrung 20, was eine hohe Vorschubgeschwindigkeit der Elektrode 40 sowie immer gleiche chemische Bedingungen im Bereich des Bearbeitungsspalts 56 sicherstellt.
Ferner weist die ECM-Vorrichtung zum Fördern des Elektrolyts 50 durch das Werkstück 10 hindurch, eine Pumpe 80 auf, die bevorzugt mit einem Filter ausgerüstet ist, der das im Elektrolyten 50 gelöste Werkstückmetall bzw. dessen Hydroxidverbindungen von einem wiederverwendbaren Elektrolyten 50 trennt. Darüber hinaus ist es vorteilhaft, einen Durchfluss des Elektrolyts 50 durch das Werkstück 10 hindurch zu messen, was mit einer Durchflussmesseinrichtung 70 geschieht. Der wiederverwendbare Elektrolyt 50 wird nach seinem Filtern zum Eintrittsort 52 zurückgefördert.
Die Wahl des Elektrolyts 50 ist abhängig von der Werkstoffpaarung der elektrolytischen Zelle aus Werkstück 10 und Elektrode 40. Idealerweise sind weder Werkstück 10 noch Elektrode 40, unter der Voraussetzung, dass kein elektrisches Feld zwischen Elektrode 40 und Werkstück 10 existiert, im Elektrolyten 50 lösbar. Ferner sollte nur das Material des Werkstücks 10 beim Anlegen eines elektrischen Feldes zwischen Werkstück 10 und Elektrode 40 in Lösung gehen und nicht das Material der Elektrode 40 selbst. Bevorzugte Elektrolyte 50 für ECM-Verfahren sind z. B. Kochsalz- und Nitratlösungen, Säuren sowie Basen. Für das elektrochemische Bohren eignen sich insbesondere Säuren und Basen. Je nach Material des Werkstücks 10 kann es notwendig sein, einen anderen Elektrolyten 50 zu wählen. So hat sich z. B. bei der Herstellung von Düsenöffnungen für Einspritzdüsen als Elektrolyt 50 eine wässrige NaOH-Lösung (Natronlauge) als vorteilhaft erwiesen. Ferner sollte der Elektrolyt 50 eine hohe chemische Stabilität sowie eine geringe Korrosionswirkung auf die Arbeitsapparatur haben.
Insbesondere für das elektrochemische Bohren ist es von Vorteil, wenn die elektrochemische Wirkung der Elektrode 40 auf ihre unmittelbare Umgebung bzw. auf ihr freies Ende beschränkt ist. Dies ist insbesondere dann erwünscht, wenn die spätere Mikrobohrung 30 über nahezu ihre gesamte Erstreckung hinweg einen gleichen Querschnitt aufweisen soll. Dies wird z. B. mittels einer gepulsten Spannungsquelle 60 bzw. einer wenigstens abschnittsweisen elektrischen Isolierung der Mantelfläche der Elektrode 40 realisiert.
Ein gepulster Betrieb der Spannungsversorgung 60 hat zur Folge, dass die an der Kathode austretenden Elektronen nur für die Dauer eines Pulses in den Elektrolyten 50 wandern, was die elektrochemische Abtragswirkung der ECM-Elektrode 40 auf den Weg des Vordringens der Elektronen in einen Bereich um die Elektrode 40 herum limitiert. Dies heißt einerseits, dass die Mikrobohrung 30 einen, um das Doppelte diesen Wegs plus den Durchmesser der Elektrode 40 aufweisenden, späteren Durchmesser D₃₀ haben wird, und andererseits, dass der Bearbeitungsspalt 56 gleich oder etwas geringer sein muss als der Weg der Elektronen in den Elektrolyten 50. Hierdurch kann der Bohrungsdurchmesser D₃₀ der Mikrobohrung 30 durch die Dauer der Spannungspulse genau eingestellt werden. Ferner ist es durch die Wahl der Spannungspulsdauer möglich, mittels ein und derselben Elektrode 40, Mikrobohrungen 30 mit unterschiedlichen Durchmessern D₃₀ zu fertigen sowie Fertigungstoleranzen der Elektrode 40 auszugleichen. So ist es z. B. möglich, mit kurzen Spannungspulsen die Elektrode 40 vollständig durch das Werkstück 10 hindurch zu bewegen und anschließend durch ein Verlängern der Spannungspulse die Bohrung bis zu einem gewünschten Durchmesser D₃₀ aufzuweiten, wobei während des Herstellungsverfahrens der Mikrobohrung 30 Parameter bestimmbar sind, die Rückschlüsse auf die späteren Eigenschaften der Mikrobohrung 30 zulassen. Darüber hinaus ist es möglich die Elektrode 40 seitlich (senkrecht zur Bohrung) zu verschieben und so Bohrungen mit beliebigen Formen herzustellen.
Eine weitere Möglichkeit, die elektrische Wirkung der Elektrode 40 zu begrenzen, besteht in einer elektrischen Isolierung der Elektrode 40 an denjenigen Stellen, an welchen elektrochemische Wirkungen der Elektrode 40 unerwünscht sind. Dies ist z. B. unter der Voraussetzung, dass die Mikrobohrung 30 einen gleichmäßigen Durchmesserquerschnitt aufweisen soll, im Bereich der Mantelfläche der Elektrode 40 notwendig. Hierdurch beschränkt sich die elektrochemische Wirkung der Elektrode 40 ausschließlich auf deren freies Ende, welches die Vorbohrung 20 nacharbeitet. Bevorzugt ist die Dicke der Isolierschicht so klein wie möglich und liegt im allgemeinen zwischen 4 bis 10 μm. Eine solche Isolierschicht, z. B. auf TiAlON-Basis, kann auf die Elektrode 40 gesputtert oder gedampft sein. In einer bevorzugten Ausführungsform der Erfindung ist auf die gesamte Mantelfläche der Elektrode 40 eine elektrisch nicht leitende Isolierschicht aufgebracht. Darüber hinaus ist es bei einer geeigneten Elektrode 40 möglich, die Isolierschicht mittels einer Oxidschicht des Elektrodenmaterials zu realisieren. Eine so genannte passivierte Oberfläche des Elektrodenmaterials bildet einen abschließend dichten Film auf der Elektrodenoberfläche und hat den Vorteil, dass die Elektrode nicht durch eine Isolierschicht dicker wird, was es ermöglicht sehr dünne Elektroden zu realisieren. Vorteilhaft an einer Isolierung ist darüber hinaus, dass die Spannungsquelle 60 nicht gepulst betrieben werden muss, was einerseits eine einfache Spannungsregelung (mit geringen Kosten für die Vorrichtung der Spannungsversorgung) zur Folge hat und andererseits, dass die Vorschubgeschwindigkeit der Elektrode 40 vergleichsweise höher sein kann.
Darüber hinaus ist es möglich, mit einer so genannten Schutzstromelektrode die elektrochemische Wirkung der Elektrode 40 zu begrenzen. Hierbei ist auf eine Mantelflächenisolierung der Elektrode 40 eine elektrisch leitende Metallschicht aufgebracht, welche über eine Gleichstromquelle an ein der Elektrode 40 entgegengesetztes elektrisches Potential ange schlossen ist. Als Material für den Schutzstromelektroden-Überzug eignen sich sämtliche elektrisch leitenden Materialien, wie z. B. eine Graphitschicht oder ein Metallüberzug.
Ein Zentrieren der Elektrode 40 in Richtung der Längsachse 95 der Vorbohrung 20 wird mittels der Strömung des Elektrolyts 50 von der entstehenden Mikrobohrung 30 zur verbleibenden Vorbohrung 20 sichergestellt. Darüber hinaus kann jedoch die Elektrode 40 an ihrem freien Ende einen Fortsatz aufweisen, mittels welchem die Elektrode 40 in der Vorbohrung 20 zentrierbar ist. Hierbei sitzt der Fortsatz bevorzugt zentrisch auf der Stirnfläche des freien Endes der Elektrode 40. Es ist darauf zu achten, dass der Fortsatz die Vorbohrung 20 nicht verstopft, damit ein Elektrolytdurchfluss vom Eintrittsort 52 zum Austrittsort 54 gewährleistet ist. Dies erreicht man entweder mit einer entsprechenden Formgebung des Fortsatzes bzw. Ausnehmungen darin. Ganz allgemein muss die Querschnittsfläche des Fortsatzes geringer sein als die Querschnittsfläche der Vorbohrung 20. Selbiges gilt auch für die Elektrode 40, die die Mikrobohrung 30 ausformt, da sonst kein Elektrolytdurchfluss durch die Mikrobohrung 30 möglich wäre.
Ferner ist es möglich, mittels einer entsprechenden Formgebung der Elektrode 40 die Elektrode 40 in der Mikrobohrung 30 zu zentrieren. Hierzu ist die Mantelfläche der Elektrode 40 elektrisch isoliert, wobei ein maximaler Durchmesser der Elektrode 40 dem späteren Durchmesser der Mikrobohrung 30 entspricht. Zum Sicherstellen eines Elektrolytflusses durch die entstehende Mikrobohrung 30 hindurch weist die Elektrode 40 in ihrer Längsrichtung langgestreckte Ausnehmungen auf, welche es einem Elektrolyten 50 gestatten, am Eintrittsort 52 der Mikrobohrung 30 entlang der Elektrode 40 zum Bearbeitungsspalt 56 zu fließen und von dort durch die verbleibende Vorbohrung 20 abgeführt zu werden. Da ein solcher Querschnitt (z. B. angenähert sternförmig) u. U. keinen gewünschten Bohrungsquerschnitt (z. B. kreisförmig) herstellt, kann es je nach Querschnittsform und Größe der Ausnehmungen für die Si cherstellung des Elektrolytflusses sowie für eine möglichst regelmäßige Ausbildung der Mikrobohrung 30 notwendig sein, dass die Elektrode 40 sich um ihre Längsachse 95 dreht.
In einer bevorzugten Ausführungsform der Erfindung ist die Elektrode 40 ein langgestreckter Vollzylinder. Darüber hinaus sind mittels der erfindungsgemäßen Vorrichtung und des erfindungsgemäßen Verfahrens andere Elektrodenformen anwendbar. So sind z. B. quader- oder prismenförmige massive langgestreckte Elektroden 40 möglich, die einen entsprechenden Bohrungsquerschnitt der Mikrobohrung 30 hervorrufen. Darüber hinaus sind auch ellipsenförmige Querschnitte mit entsprechenden Elektroden 40 realisierbar. Ferner ist es z. B. mit einer an ihrer Mantelfläche nicht elektrisch isolierten Elektrode 40 möglich, nachdem die Elektrode 40 so weit wie gewünscht in das Werkstück 10 hinein bewegt worden ist, die Elektrode 40 nicht mehr in ihrer Längsachse 95 zu verschieben, sondern senkrecht dazu, um so z. B. Langlöcher mit beliebigen Querschnitten zu erzeugen.
Das erfindungsgemäße Verfahren eignet sich insbesondere zum Herstellen von Drosselbohrungen sowie zum Herstellen von Einspritzöffnungen von Einspritzdüsen. Insbesondere bei den Einspritzdüsen sind die kurzen Prozesszeiten des Verfahrens (inklusive der Herstellung einer Vorbohrung 20 mittels eines Laserbohrverfahrens) besonders vorteilhaft.
Zum Herstellen von Einspritzöffnungen von Einspritzdüsen sind Durchgangsbohrungstiefen von ca. 1 mm notwendig. Daher ist die Elektrode 40 zum Nacharbeiten von Vorbohrungen 20 in einer Einspritzdüse zur Herstellung von Einspritzöffnungen etwas länger als 1 mm, wodurch sichergestellt ist, dass die Vorbohrung 20 auch vollständig nachgearbeitet wird. Eine moderne Einspritzdüse weist ca. 6 bis über 24 Einspritzöffnungen auf, die nach dem erfindungsgemäßen Verfahren mittels eines Laserbohrverfahrens vorgebohrt werden. Hierzu wird vorzugsweise ein Festkörperlaser mit hoher Pulsenergie von > 100 mJ und/oder großer Pulsfolgefrequenz > 10 kHz verwendet. Anschließend werden diese Vorbohrungen 20 in der Einspritzdüse mittels des erfindungsgemäßen Verfahrens nachgearbeitet, wobei jede Vorbohrung 20 zu einer Mikrobohrung 30 mit definiertem Durchmesser und somit festgelegten hydraulischen Eigenschaften auf geweitet wird. Bei der Anwendung des erfindungsgemäßen Verfahrens ist die Vorbohrung ca. 10±5 bis 20±5 μm kleiner als die spätere Mikrobohrung 30. Jede spätere Mikrobohrung 30 sollte bei Einspritzdüsen mit 6 bis 12 Einspritzöffnungen einen Durchmesser von 110 μm und bei 24 Einspritzöffnungen einen Durchmesser von 80 μm aufweisen. Daraus folgt, dass der Durchmesser einer Vorbohrung bei der Anwendung des erfindungsgemäßen Verfahrens auf Einspritzdüsen einen Durchmesser von ca. 55 bis 105 μm, insbesondere von 70 bis 100 μm, haben sollte.
Die Maßhaltigkeit der Elektrode 40 ist ein entscheidender Einflussfaktor für die Qualität der späteren Mikrobohrung 30. Seine Grenzen nach unten findet das erfindungsgemäße Verfahren in der kleinsten herstellbaren Elektrode 40.

Claims

Verfahren zum Herstellen einer reproduzierbaren Mikrobohrung (30) mit bestimmten hydraulischen Eigenschaften und einem Durchmesser von maximal 110μm und einem Aspektverhältnis von wenigstens 10, wobei die Mikrobohrung (30) mittels eines elektrochemischen Prozesses mittels einer Elektrode (40) in einer Lage in einem Werkstück (10) hergestellt wird, in der bereits eine Vorbohrung (20) existiert, die einen geringeren Durchmesser (D₂₀) aufweist als die spätere Mikrobohrung (30).
Verfahren gemäß Anspruch 1, wobei der elektrochemische Prozess in Anwesenheit eines Elektrolyts (50) unter Anlegen eines elektrischen Potenzials zwischen der Elektrode (40) und dem Werkstück (10) stattfindet, wobei die Elektrode (40) an einer Außenposition (52, 54) der Vorbohrung (20) am Werkstück (10), unter einem elektrochemischen Abtragen eines Umfangsabschnitts einer Wandung der Vorbohrung (20) durch Auflösen im Elektrolyt (50), sukzessive in das Werkstück (10) vorbewegt und dabei die Vorbohrung (20) auf einen gewünschten Durchmesser (D₃₀) der Mikrobohrung (30) aufgeweitet wird.
Verfahren gemäß Anspruch 1 oder 2, wobei zum Gewährleisten eines kontinuierlichen Durchflusses des Elektrolyts (50) durch das Werkstück (10) hindurch, die Vorbohrung (20) eine Durchgangsbohrung ist und der Elektrolyt (50) von einer Seite des Werkstücks (10) in Richtung Vorbohrung (20) transportiert wird, an welcher die Elektrode (40) in das Werkstück (10) eindringt, und der Elektrolyt (50) an einer dieser gegenüberliegenden Seite aus der Vorbohrung (20) abgeführt wird.
Verfahren gemäß einem der Ansprüche 1 bis 3, wobei der Elektrolyt (50) an der Außenposition (52) der schon vorhandenen Mikrobohrung (30) in die entstehende Mikrobohrung (30) von außerhalb der Elektrode (40) oder einer ECM-Einrichtung eingefüllt wird, die in Richtung der Vorbohrung (20) in das Werkstück (10) vordringt und dabei die Mikrobohrung (30) herstellt.
Verfahren gemäß einem der Ansprüche 1 bis 4, wobei zur Durchflussmengenerhöhung des Elektrolyten (50) durch das Werkstück (10) hindurch, zwischen einem Eintritts- (52) und einem Austrittsort (54) des Elektrolyten (50) am Werkstück (10) eine Druckdifferenz herrscht.
Verfahren gemäß einem der Ansprüche 1 bis 5, wobei zur Beeinflussung eines aktuellen Herstellungsparameters beim Herstellen der Mikrobohrung (30) die hydraulischen Eigenschaften der Mikrobohrung (30), durch ein fortlaufendes Erfassen und Auswerten einer Strömung des Elektrolyten (50) durch das Werkstück (10) hindurch, überwacht werden, um anhand dieser Daten, mittels eines Nachregelns oder -steuerns von elektrochemischen Prozessparametern während der Herstellung der Mikrobohrung (30), auf die späteren hydraulischen Eigenschaften der Mikrobohrung (30) Einfluss zu nehmen.
Verfahren gemäß einem der Ansprüche 1 bis 6, wobei zur Beschränkung der elektrochemischen Wirkung auf eine unmittelbare Umgebung der Elektrode (40) eine Spannungsversorgung (60), die das elektrische Potenzial zwischen Elektrode (40) und Werkstück (10) aufbaut, gepulst betrieben wird und die Dauer eines Spannungspulses vorzugsweise im Bereich bis 100 ns, vorzugsweise 5 bis 50 ns, insbesondere 10 bis 30 ns, insbesondere bevorzugt 20±5 ns beträgt.
Verfahren gemäß einem der Ansprüche 1 bis 7, wobei die Mikrobohrung (30) einen Durchmesser (D₃₀) von 50 bis 150 μm, vorzugsweise 70 bis 130 μm, insbesondere 80 bis 110 μm, insbesondere bevorzugt 90 bis 100 μm aufweist.
Verfahren gemäß einem der Ansprüche 1 bis 8, wobei der Durchmesser (D₂₀) der Vorbohrung (20) 3 bis 40 μm, vorzugs weise 5 bis 30 μm, insbesondere 10 bis 20 μm, insbesondere bevorzugt 15±2 μm kleiner ist als der Durchmesser (D₃₀) der Mikrobohrung (30).
Verfahren gemäß einem der Ansprüche 1 bis 9, wobei die Vorbohrung (20) mittels eines Laserbohrverfahrens, bevorzugt mittels eines Perkussionsbohrverfahrens, hergestellt ist und dabei vorzugsweise ein Festkörperlaser mit einer Pulsenergie von > 100 mJ und/oder einer Pulsfolgefrequenz > 10 kHz verwendet wird.
Verfahren gemäß einem der Ansprüche 1 bis 10, wobei der Elektrolyt (50) eine NaOH-Lösung ist.
Bauteil oder Vorrichtung mit einer Fluiddrossel, deren Drosselbohrung mit einem Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 11 hergestellt ist.
Einspritzdüse oder Einspritzdüsensystem mit wenigstens einer Bohrung, die mit einem Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 11 hergestellt ist.
Vorrichtung zum Herstellen von reproduzierbaren Mikrobohrungen (30) mit bestimmten hydraulischen Eigenschaften, wobei ein in ein Werkstück (10) hineinbewegbarer Abschnitt einer ECM-Elektrode (40) ausschließlich ein massiver, bevorzugt im Wesentlichen langgestreckter vollzylindrischer, Körper (40) ist, und beim Herstellen der Mikrobohrung (30) die ECM-Elektrode (40) ohne einem sie umgebenden Elektrolytförderrohr in das Werkstück (10) an der Position einer Vorbohrung (20) vorbewegt wird.
Vorrichtung gemäß Anspruch 14, wobei eine Steuereinrichtung, die einen Durchfluss eines Elektrolyts (50) durch das Werkstück (10) misst und/oder steuert, und bevorzugt eine Einrichtung vorgesehen ist, die einen Fluiddruck auf den Elektrolyten (50) wenigstens im Bereich des Werkstücks (10) aufprägt.
Vorrichtung gemäß Anspruch 14 oder 15, wobei die ECM-Elektrode (40) an ihrem freien Ende einen, bevorzugt zentralen, Fortsatz aufweist, mittels welchem die ECM-Elektrode (40) in der Vorbohrung (20) zentrierbar ist, wobei der Fortsatz bevorzugt elektrisch nicht leitend ist.
Vorrichtung gemäß einem der Ansprüche 14 bis 16, wobei die ECM-Elektrode (40) und/oder ihr Fortsatz jeweils einen Querschnittsflächeninhalt aufweisen, der kleiner im Vergleich zu einem Querschnittsflächeninhalt einer jeweiligen Bohrung (30, 20) ist, in welcher sich die ECM-Elektrode (40) bzw. deren Fortsatz beim Herstellen der Mikrobohrung (30) befinden, um einen Durchfluss eines Elektrolyten (50) von dessen Eintritts- (52) zu dessen Austrittsort (54) am Werkstück (10) zu gewährleisten.
Vorrichtung gemäß einem der Ansprüche 14 bis 18, wobei zur Beschränkung der elektrochemischen Wirkung auf einen bestimmten Abschnitt, bevorzugt auf ein freies Ende, der Elektrode (40) eine Mantelfläche der Elektrode (40) wenigstens abschnittweise elektrisch isoliert ist und eine elektrische Isolierung der Mantelfläche der Elektrode (40) bevorzugt mittels eines Mischoxids oder einer Oxidkeramik realisiert ist.
System zum Herstellen einer Mikrobohrung (30) bestehend aus einer Laserbohrvorrichtung und einer Mikrobohrvorrichtung gemäß einem der Ansprüche 14 bis 17, wobei die Vorbohrung (20) mittels der Laserbohrvorrichtung hergestellt wird, die bevorzugt mit einem Festkörperlaser ein Perkussionsbohrverfahren durchführt und dabei eine Pulsenergie von > 100 mJ und/oder eine Pulsfolgefrequenz > 10 kHz verwendet, und die Mikrobohrvorrichtung im Anschluss daran die Mikrobohrung (30) in der Lage der Vorbohrung (20) im Werkstück (10) herstellt.