Eine Technologie ist nicht genug

Text: Franc Coenen; Fotos: De Valk

Machinefabriek De Valk und Partner realisieren komplexen Verteiler – Metall-3D-Druck wichtig für Hightech-Industrie

12.09.2019 - Der Hightech-Komponentenlieferant Machinefabriek De Valk in den Niederlanden hat einen großen Verteiler für ASLM, den niederländischen Hersteller von Lithografiesystemen für die Halbleiterindustrie, gefertigt. Für die komplexen Bauteile mit 35 Kühlkanälen schien Additive Fertigung als die optimale Technologie. Doch John Hagelaars, Inhaber und CEO von De Valk, erkannte, dass die Anforderungen nicht allein durch den 3D-Metalldruck zu lösen waren. Entscheidend war auch, dass bei der Herstellung konventionelle Technologien zum Einsatz kamen.

Machinefabriek De Valk fertigte zusammen mit mehreren Partnern acht Verteiler in zwölf Wochen für ASML. Die 35 Kanäle in jedem Verteiler sind teilweise 3D-gedruckt. Die Technologie ist laut De Valk am besten geeignet, um Strömungsvibrationen zu vermeiden. Zusammengenommen sind die 35 Kühlkanäle fast 1200 mm hoch, 700 mm breit und 400 mm tief – ziemlich groß für den 3D-Metalldruck.

Verwirbelungen verhindern

Die additive Fertigung war die einzig geeignete Fertigungstechnologie für dieses Teil, sagt Jeroen Bijl, Senior Engineer bei Tegema. Das Ingenieurbüro hat den Verteiler entwickelt, den ASML für eine hochgenaue Messmaschine nutzen wird. Dieses System muss Messungen auf Sub-Nanometer-Ebene durchführen. Eine besondere Herausforderung waren die 35 separaten Kühlkanäle, durch die das Wasser fließt. Jeroen Bijl: »Lokal können Verwirbelungen auftreten, die Schallwellen erzeugen, die durch das gesamte System gehen. Das ist fatal für die Genauigkeit der Messung.« Die additive Fertigung gibt den Konstrukteuren die nötige Freiheit, um durch die passenden Designs diese Verwirbelungen zu verhindern. Für Jeroen Bijl ist eine der Lehren aus diesem Projekt, dass die additive Fertigung für die Hightech-Industrie ein wichtiger Fertigungsprozess geworden ist.

»Man muss wirklich zusammenarbeiten«

Die Produktion war jedoch für Machinefabriek De Valk eine große Herausforderung: Eines der Probleme für John Hagelaars und sein Team war, dass beim 3D-Druck der gebogenen Bodenrohre viele Stützstrukturen nötig gewesen wären. Die Entfernung dieses Trägermaterials wäre arbeitsintensiv und nahezu unmöglich gewesen. Schließlich sollten laut Vorgabe von ASML keine Rückstände größer als 0,3 mm verbleiben. John Hagelaars: »Deshalb haben wir das System in kleinere Teile aufgeteilt. Und wir fragten ASML, ob wir gebogene Rohre verwenden könnten, um die gedruckten Teile zu verbinden. Dadurch mussten wir die Rohre nicht mit viel internem Trägermaterial bedrucken.« Durch die Aufteilung des Blocks in drei Teile war es auch einfacher, sich dem Format der Baukammern in den üblichen AM-Maschinen aus Metall zu nähern. Die größten Teile werden auf der MetalFAB1, dem Metall-AM-System der Additive Industries, gedruckt. John Hagelaars hat eine Reihe weiterer Unternehmen aus der Region Brainport für die verschiedenen Folgeschritte des Prozesses hinzugezogen. Er sagt: »Der Informationsaustausch zwischen all diesen Parteien muss gut sein. Man kann nicht einfach eine Zeichnung über den Zaun werfen, man muss wirklich zusammenarbeiten.«

Laut Daan Kersten, CEO von Additive Industries, liegt der Mehrwert der Brainport Region in dieser Zusammenarbeit. Hier findet man viel Wissen und Können in verschiedenen Teilbereichen dicht beieinander, oft mit engen Beziehungen zwischen den Unternehmen. »Eine solche Killeranwendung erfordert sehr vielfältige Kompetenzen. Sie können nicht sagen: Hier ist das Design, drucken Sie es, und es ist fertig. Je größer und komplexer der Business Case, desto mehr Iterationen sind erforderlich, bei denen die Professionalität jedes Partners ein entscheidender Faktor ist.«

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