Für die Mikrosystemtechnik sind Fügeverfahren ein Schlüssel für die technologische Weiterentwicklung. Für die Herstellung von mikromechanischen Bauteilen und Baugruppen mit 2,5D-Strukturen ist das Mikrometallpulverspritzgießen (µMIM) ein etabliertes Verfahren und kommt daher für die Entwicklung eines geeigneten Fügeverfahrens in Frage. Zielsetzung der Arbeit war die Auslegung und Fertigungsprozessgestaltung sintergefügter Verbindungen für µMIM-Bauteile. Entsprechend wurden sinter-gefügte Verbindungen für metallische mikropulverspritzgegossene (µMIM) Bauteile ausgelegt, umgesetzt und untersucht. Zusätzlich wurde ein geeigneter Fertigungsprozess für die automatisierte Herstellung sintergefügter Verbin-dungen von µMIM-Bauteilen konzipiert und aufgebaut.



Anhand einer Welle-Nabe-Verbindung wurde im ersten Schritt die Festigkeit der Verbindung zwischen einer gesinterten Welle aus Wolframcarbid-6-Cobalt und einem im Grünzustand mit der Welle zusammengesetzten Kegelrad aus Carbonyleisen untersucht. Dabei wurde der Durchmesser des Kegelrades im Grünzustand konstant gehalten und der Durchmesser der Welle gezielt variiert. Die Ergebnisse der Auspressversuche nach dem Sintern, bei denen die Welle vom Zahnrad durch Auspressen gelöst wurde, zeigen eine Zunahme der Auspresskraft im Zusammenhang mit der Zunahme des Wellendurchmessers.



Aufbauend auf diesen Versuchen wurden sowohl die eingesetzte Ofentechno-logie als auch die verwendeten Bauteile und Materialien gezielt variiert. Aus-gehend von einem kontinuierlich arbeitenden Entbinder- und Sinterofen und der oben beschriebenen Welle aus Wolframcarbid-6-Cobalt mit Kegelrad konnten die Randbedingungen zur Erzeugung der sintergefügten Verbindungen festgelegt werden. Die Qualität der hergestellten Baugruppen wurde mit Hilfe geeigneter Verfahren und Methoden analysiert und bewertet. Anschließend wurde das Verfahren übertragen, indem sowohl der Durchmesser die Geometrie und das Material der Welle sowie auch der Durchmesser des Zahnrades gemeinsam mit dessen Höhe variiert wurden.

Die für das Sinterfügen von µMIM-Baugruppen notwendigen einzelnen Verfahrensschritte wurden in einer entsprechend konzipierten automatisierten Prozesskette umgesetzt und optimiert, um die prozesssichere Herstellung der µMIM Baugruppen zu gewährleisten.