Silikon nitrür, teknik seramiklerin en sert malzemelerinden biridir. Çok iyi bir ısı iletkeni olduğu için, Bach Resistor Ceramics (Bach RC) burada kendi formülasyonlarına göre güçlü ve yüksek dinamik ısıtma elemanları üretmektedir. Mikrometre mertebesinde toleranslarla seramik parçaların sert işlenmesinde, Brandenburg'lu şirket artık Röders'ten dört hassas freze ve taşlama makinesi kullanmaktadır.
Silikon nitritten parçalar birçok avantaj sunar: Yüksek dayanım, düşük ısıl genleşme katsayısı ve nispeten büyük bir E modülünün kombinasyonu sayesinde, birkaç saniye içinde 1.000 ºC'ye kadar ısıtılabilirler. Entegre soğutma kanalları sayesinde basınçlı hava veya azot soğutması ile de kısa sürede soğutulabilirler - hasar görmeden. Isıtma hızları 150 K/dk'ya ve soğutma hızları 30 K/dk'ya kadar ulaşabilmektedir.
Bu özellik, onları birçok uygulama alanı için ilginç kılıyor, özellikle yarı iletken endüstrisi için. Bu nedenle Bach Resistor Ceramics'in gelirlerinin yaklaşık yarısı bu yüksek teknoloji sektöründeki ısıtma elemanlarına gitmektedir. Ayrıca ürünler, ambalaj teknolojisinde - özellikle gıda için - tıp ve fırın teknolojisinde, 3D metal baskıda ve özel uygulamalarda kullanılmaktadır.
Bugün, Berlin yakınlarındaki Seefeld'de bulunan Brandenburglu aile şirketinin parça yelpazesi 1.000'den fazla standart bileşeni kapsamaktadır. Tek parçalar ve küçük seriler üretilmektedir - birkaç gram ağırlığında, pul boyutunda elemanlardan, 400 mm çapında birkaç kilogram ağırlığında ısıtma plakaları ve yarı iletken ısıtma çuklarına kadar. Küçük ısıtma elemanları, örneğin, kahve pedlerinin veya restoranlar için kahve kreması porsiyonlarının ısı ile mühürlenmesini sağlarken, daha büyük parçalar fren balatalarının güvenli bir şekilde kaliperleri ile bağlanmasına yardımcı olmaktadır.
Monolitik seramik parçalar dünya çapında benzersizdir.
1994 yılında Berlin'de kurulan şirket, kendi beyanına göre dünya genelinde elektrik iletken ve yalıtkan silisyum nitrür fazlarını tek bir sinterleme sürecinde monolitik olarak üretebilen tek tedarikçidir. Bu üretim teknolojisi sayesinde BACH RC'nin ısıtma elemanları, baskı devrelerine sahip bileşenlere kıyasla daha homojen ve belirgin şekilde daha güçlüdür.
Avantajlar dünya genelinde takdir edilmektedir: 2025 yılında 60 çalışan yaklaşık 10 milyon Euro ciro elde etti. Bach RC, Japonya, Güney Kore, Tayvan, Çin, ABD, Danimarka, İtalya, Avusturya ve İsviçre'deki distribütörleri sayesinde uluslararası müşterilerine yakın.
Seramik Sertliği İşleme Zorluğu
Berlin yakınlarındaki tek üretim tesisinde üretim, kendi tariflerine göre silisyum nitrür tozunun karıştırılmasıyla başlar. Ardından granülleme, folyo kaplama, kesme ve bağdan arındırma işlemleri gelir. Daha sonra elde edilen yeşil parçalar, dört sinterleme tesisinde 1.800°C'ye kadar sıcak presleme işlemine tabi tutulur. Her biri 400 mm'ye kadar çapı olan üç ila beş parça, yaklaşık 24 saat boyunca sinterleme sürecinden geçer. Bu süreçte elde edilen iş parçaları, nihai sertlikleri 2.000 HV'ye kadar ulaşır ve neredeyse hiç gözenek hacmine sahip değildir.
Bileşenlerin yüksek sertliği, hassas işleme için yüksek gereksinimler ortaya koymaktadır. Çünkü bunlara montaj delikleri açılmalı, cepler ve oluklar frezelenmeli, yüzeyler ve fazlar taşlanmalıdır. Standart toleranslar burada ±5 µm, yarı iletken alanında ise yalnızca ±2,5 µm'dir.
Bu noktada doğru alet önemlidir, ancak makinenin de belirleyici bir rolü vardır: Yüksek bir rijitliğe sahip olmalı, gerekli dinamik hassasiyeti sağlamalı, uygun hızda bir mil bulundurmalı ve hassasiyetini uzun süre boyunca güvenilir bir şekilde korumalıdır. Ayrıca, makinenin aşındırıcı taşlama suyunun zarar vermemesi için uygun şekilde tasarlanmış olması da gerekmektedir.
Freze makineleri yanında, Röders'in makineleri gibi, tamamen bir koordinat taşlama makinesi de tartışıldı. "Bizim gereksinimlerimiz için teknik olarak uygun olabilirdi - ama aşırı büyük ve çok pahalıydı. Ayrıca, çözüm tam beş eksenli işlevsellik sunmuyordu, bu da zorunluydu," diye açıklıyor René Mielke, Kıdemli Müdür ve makinelerin satın alımından sorumlu.
Neden Röders'in seçildiği
BACH RC, 2018, Röders GmbH'nin 5 eksenli freze ve taşlama merkezini tercih eden ilk firma oldu. Mielke'ye göre, üreticinin makineleri için bir dizi neden vardı; bunlar arasında yüksek sertlik, çok yüksek hassasiyet ve aşınmasız lineer direkt tahrikler bulunuyordu - bu, seramiklerin 30.000 mm/dk'a kadar kaldırma hızıyla interpolasyonlu hızlı kaldırma taşlaması için vazgeçilmezdir.
Onu ikna eden diğer detaylar arasında, vakumla sağlanan sürtünmesiz ağırlık dengesi ve 32 kHz'lik başka bir yerde ulaşılamayan kontrol frekansı ile kontrol yer alıyor.
Ayrıca, soğutma emülsiyonunun kılavuzlara ve tahriklere güvenilir bir şekilde girmesini önleyen etkili sızdırmazlıkların önemli olduğunu vurguladı. Diğer artı noktalar arasında kullanıcı dostu, Windows tabanlı Röders kontrol sistemi ve makinelerin sıcaklık stabilitesi yer alıyordu; bu makineler, zahmetli bir iklimlendirilmiş ortam olmadan da gereken kaliteleri sağlıyor.
Son olarak, hızlı hizmet ve makine üreticisinden gelen takdir Mielke'yi etkiledi: "Röders, fikirlerimize her zaman açık kulaklar verdi - her zaman yoğun danışmanlık ile eşit düzeyde yakın bir iletişimimiz vardı. Bu keyifliydi ve bizi ikna etti."
İster üç ister beş eksenli olsun: Röders makineleri etkileyici.
İlk 5 eksenli makine, Niedersachsen'ın Soltau kentindeki üreticinin kullanıcılarını etkiledi. Kısa süre sonra BACH RC, bir 3 eksenli merkez satın aldı. 2024'te bir anda yine aynı iki makine daha eklendi - bu sefer EROWA lineer taşıma sistemi ile otomasyon dahil.
Hem RXP 501 tipi 3 eksenli merkezler hem de iki RXP 601 DS 5 eksenli merkezler, HSK-40 mil ve dakikada 42.000 devir hızı ile donatılmıştır. Tam bir taşlama paketi, taşlama tezgahı, vücut ses sensörleri, taşlama döngüleri ve parametre veritabanı ile donatılmıştır.
"Artan sipariş girişleri karşısında kapasitemizi artırmak zorundaydık, ayrıca yedek bir üretim sistemi de bulundurmak istiyoruz," diye açıklıyor Mielke yatırımın arka planını.
Otomasyon, makine çalışma sürelerini uzatır.
Lineer otomasyonun BACH RC için dört avantajı var: Tek vardiya ile çalışan işletme, otomasyon sayesinde mesai bitiminden sonra makinelerin çalışmaya devam etmesini sağlıyor. 300 mm çapındaki silikon wafer'lar için birkaç kilogram ağırlığındaki ısıtma çeneleri, bir mikrometreden daha az düzlem gerektiriyor; bu nedenle işleme süreleri 14 saate kadar çıkabiliyor. Artık akşam işten sonra ve hafta sonları da çalışmaya devam ediyorlar.
Zerspanma sırasında, örneğin bir aletin eksik olması veya makinenin kırılma kontrolü sırasında bir hasar tespit etmesi durumunda, hatalar meydana gelirse, önlem alınmıştır. O zaman sistem parça otomatik olarak dışarı alır ve bir sonraki parçayı işler. Bu şekilde otomasyon duraksamayı önler.
Üçüncü bir artı nokta: Parçalar, tüm süreç boyunca paletlerinde gerilim altında kalır, yeniden kurulum süreleri ortadan kalkar, hassasiyet artar ve hazırlık süresi azalır.
Ve son olarak, palet deposu, makinelerin merkezi olarak aletlerle beslenebileceği ek bir alet deposu olarak hizmet eder. Bu, sistemin kullanımını daha da basit hale getiren bir artı noktadır.
Mielke'ye göre otomasyon deneyimleri çok iyi, bu nedenle kısa süre içinde ilk satın alınan iki 'Röders' de dahil edilecektir, böylece mevcut işleme saatleri daha da artırılacaktır.
Programlama, döngüler ve işleme stratejileri
Zerspanma teknisyeni Patrick Matzke, kullanıcı olarak yüksek ve güvenilir işleme kalitesinin yanı sıra çok esnek ve kullanımı kolay Röders kontrolü RMS6'yı da takdir ediyor. Önemli parametrik taşlama döngüleri, ekip tarafından Röders destek ekibiyle yakın işbirliği içinde kontrol döngülerine dayanarak geliştirilmiştir. Genellikle o ve meslektaşları, parçaların işlenmesini klasik bir CNC kontrolünde olduğu gibi doğrudan makinede programlar. 'Basit kontrol ve makinelerin yüksek hassasiyeti, benim için yüksek sertlikte silikon nitrür seramiği işleme konusunda belirleyici avantajlar sağlıyor.'
5 eksenli makinelerde interpolasyonlu hızlı taşlama da olumlu bir durum. Doğrusal direkt tahrikler sayesinde yüksek kaldırma hızlarıyla hassas 2D konturlar taşlanabiliyor, bu konturlar saf helix taşlama ile istenen hassasiyette elde edilemiyor. Yüzey kalitesi ve alet ömrü, geleneksel taşlamaya göre önemli ölçüde iyileştirilmiştir.
Matzke ve meslektaşları, özellikle 80 bar emülsiyon ile iç soğutma sağlayan Schott ve Schell üreticilerinin elmas aletlerini kullanıyor. Böylece 1,5 mm çapından itibaren delikler güvenli bir şekilde işlenebilir.
'Makinelerle ilgili beklentilerimiz tamamen karşılandı' diyor Mielke. Yükleme ile de memnun, BACH RC'nin sipariş durumu sağlıklı bir seviyede.
İletişim:
