DE19746871A1

DE19746871A1 - Verfahren zum galvanischen Fügen von Funktionsteilen

Info

Publication number: DE19746871A1
Application number: DE1997146871
Authority: DE
Inventors: Juergen Buehring; Georg Dr Zimmermann; Peter Kahr; Gilbert Dr Moersch; Harald Koenig; Udo Kirsch
Original assignee: Robert Bosch GmbH
Current assignee: Robert Bosch GmbH
Priority date: 1997-10-23
Filing date: 1997-10-23
Publication date: 1999-04-29
Anticipated expiration: 2017-10-24
Also published as: DE19746871C2

Description

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum galvanischen Fügen dreidimensionaler Funktionsteile.

Stand der Technik

Bekannt sind vielfältige Möglichkeiten des Fügens von Funktionsteilen, beispielsweise das Verschweißen oder Verlöten von Bauteilen. Bekannt und hinreichend be schrieben sind auch Fügetechniken wie Kleben oder Kitten, aber auch das Herstellen von Form- und Kraft schlußverbindungen, beispielsweise durch Verpressen der Bauteile.

Gravierende Nachteile sind, insbesondere für sehr kleine oder miniaturisierte Bauteile, bei allen ge nannten Verfahren vorhanden. Beim Schweißen oder Löten entsteht zwangsläufig ein Wärmeverzug, was die Paßgenauigkeit beeinträchtigen kann. Die Paßgenauig keit ist auch beim Kleben schwer einzuhalten. Zudem entsteht hier ein zusätzlicher Materialauftrag. Grundsätzlich problematisch ist die paßgenaue und exakte Herstellung von Verbindungen bei miniaturi sierten Bauteilen.

Der Erfindung liegt daher die Aufgabe zugrunde, hoch präzise dreidimensionale Fügeverbindungen bei Minia turbauteilen herzustellen.

Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß durch ein Verfah ren entsprechend dem kennzeichnenden Teil des Patent anspruchs 1 gelöst.

Vorteile der Erfindung

Vorteilhaft beim galvanischen Fügen von dreidimensio nalen Funktionsteilen ist insbesondere, daß eine sehr hohe Paßgenauigkeit sichergestellt werden kann. Bei diesem Verfahren wird eine Kunststoff-Negativform mit Hilfe der Galvanik abgeformt und somit ein metalli sches Bauteil, das heißt eine Positivform, herge stellt.

Dabei können leicht zusätzliche Funktionsteile sehr präzise an das Galvanikbauteil angeformt werden. Diese Funktionsteile werden in eine genaue Urform, nämlich die Kunststoff-Negativform, durch Passung oder Klebung eingebettet und anschließend sowohl zur abschließenden Formgebung des Bauteiles als auch zur Fügung der einzelnen Funktionsteile eingalvanisiert.

Durch Anbringung von Hinterschneidungen an wenigstens einer der Funktionsteile im Bereich der Fügestelle kann die Fügung weiter verstärkt werden, da das Gal vanikmetall in die Hinterschneidungen abgeschieden wird und eine Verklammerung bildet. Somit können auch verdreh- und abziehsichere Verbindungen hergestellt werden.

Vorteilhaft ist weiterhin, daß der galvanische Füge prozeß kräftefrei erfolgt, da sowohl das Funktions teil als auch die Urform sehr genau abgebildet wer den. Zudem erfolgt kein Wärmeverzug, da die Tempera tur beim Fügen nur ungefähr bei 60°C liegt. Das Funktionsteil wird damit sehr schonend behandelt.

Nach dem Formen kann die Urform, das heißt die Kunst stoff-Negativform, mittels chemischem Prozeß leicht herausgelöst werden.

Von besonderem Vorteil ist weiterhin, daß das Verfah ren materialunabhängig ist. Die einzige Voraussetzung ist, daß ein Fügepartner elektrisch leitfähig ist. Dies kann bei Nichtleitern beispielsweise durch metallisches Aufdampfen, Sputtern oder ähnliche Ver fahren erreicht werden.

Weiterhin ist vorteilhaft, daß eine Kombination von Funktionsteilen unterschiedlicher Herstellungsarten und Materialeigenschaften leicht möglich ist, was eine Herstellung von geometrisch sehr komplexen Bau teilen ermöglicht. Die einzelnen Funktionsteile kön nen unterschiedliche Materialeigenschaften besitzen und somit auf die Erfordernisse, sowohl mechanisch als auch elektrisch, des einzelnen Bauteilbereichs optimiert sein.

Weitere vorteilhafte Ausgestaltungen der Erfindung ergeben sich aus den übrigen, in den Unteransprüchen genannten, Merkmalen.

Zeichnungen

Die Erfindung wird nachfolgend in einem Ausführungs beispiel anhand der zugehörigen Zeichnungen näher erläutert. Es zeigen:

Fig. 1 eine Schnittdarstellung einer Anordnung zum galvanischen Fügen von Funktionsteilen; und

Fig. 2 eine Schnittdarstellung eines fertig abge formten Bauteiles mit eingalvanisiertem Funktionsteil gemäß Fig. 1.

Beschreibung der Ausführungsbeispiele

Die Fig. 1 zeigt in einer Schnittdarstellung einen Aufbau nach dem erfindungsgemäßen Verfahren. Bei spielhaft wird das präzise galvanische Fügen einer Motorwelle 2 mit einem Rotor 4 dargestellt. Diese beiden Funktionsteile sind für einen hier nicht dar gestellten Mikro-Schrittmotor bestimmt, bei dem der Rotordurchmesser in einer Größenordnung von ca. 7 mm liegt. Der Rotor 4 soll beispielsweise folgende Eigenschaften aufweisen. Der Mantelbereich, das Gal vanikmetall, muß weichmagnetisch sein. Die Rotorwelle 2 soll für das vorgesehene, hier nicht dargestellte, Gleitlager präzise und hart sein. Die maximale radiale Abweichung des Rotorinnendurchmessers (Durchmesser = 7 mm) soll 10 Mikrometer nicht über schreiten. Dazu ist unter anderem der exakte senk rechte Einbau der Welle 2 erforderlich. Der Rotor 4 ist ein Außenläufer und hat die Form einer Glocke. Die Welle 2 aus Silberstahl, welche bereits vorher feinmechanisch hergestellt wurde, wird in eine dafür vorgesehene Bohrung 7 einer Kunststoff-Negativform 6 eingesetzt. Als Kunststoff kommt hier beispielsweise ein Thermoplast wie Polymethymethacrylat (im folgen den abgekürzt als PMMA) in Frage, in den die Welle 2 durch Preßpassung eingefügt wird. Zur selektiven Abscheidung an der Kopfseite der Negativform wird diese in eine Lochblende 8 eingesetzt und rückseitig, zusammen mit einem Dichtring 10, verschraubt. Ein Federkontaktstift 14 stellt die elektrische Verbin dung zur Welle 2 her. Diese zusammengefügten Teile können dann in ein Galvanikbad getaucht werden. Die Kunststoff-Negativform 6 wird anschließend an der Vorderseite der Blende 8 mit einem galvanischen Über zug versehen. Der Galvanikprozeß formt den glocken förmigen Rotor 4 und verbindet diesen gleichzeitig mit dem oberen Ende der Welle 2. Die Kunst stoff-Negativform 6 aus PMMA kann dann anschließend mittels eines chemischen Prozesses herausgelöst werden, womit der fertige Rotor 4 mit galvanisch gefügter Welle 2 vorliegt. Die Trennung der gefügten Funktionsteile 2, 4 von der Kunststoff-Negativform 6 kann auch durch Erwärmung über die Schmelztemperatur des hier bei spielhaft für die Negativform verwendeten thermo plastischen Kunststoffes PMMA erfolgen. Dabei besteht allerdings das Risiko, daß durch Wärmeverzug die Maßhaltigkeit von Rotor 4 oder Welle 2 nicht mehr gegeben ist.

Die Fig. 2 zeigt den fertig abgeformten glocken förmigen Rotor 4 mit präzise galvanisch gefügter Welle 2.

Claims

1. Verfahren zum Fügen wenigstens zweier dreidimen sionaler Funktionsteile, dadurch gekennzeichnet, daß das Fügen der Funktionsteile durch zumindest teil weise Einbettung der Funktionsteile in eine Negativ form (6) erfolgt, wobei die Negativform (6) anschlie ßend galvanisch abgeformt wird.

2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß durch das galvanische Abformen der Negativform (6) gleichzeitig wenigstens eines der Funktionsteile (4) galvanisch erzeugt wird.

3. Verfahren nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß wenigstens eines der Funktionsteile zur Verstär kung der Verbindung im Bereich der Fügestellen Hin terschneidungen aufweisen.

4. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Negativform (6) eine Kunststoff-Negativform ist.

5. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Kunststoff-Negativ form (6) nach dem Galvanisierungsvorgang mittels eines chemischen Prozesses herausgelöst wird.

6. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß das Fügen der Funktions teile (2, 4) bei einer Temperatur von ca. 60°C er folgt.

7. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß nichtleitende Funktions teile vor dem galvanischen Fügen leitend gemacht wer den.

8. Verfahren nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, daß nicht leitende Funktionsteile vor dem galvanischen Fügen durch metallisches Aufdampfen, Sputtern oder ähnliche Verfahren leitend gemacht werden.