ATV-SEMAPP
DMS-logo (IDA)



ATV• SEMAPP/MikroNano gruppen inviterer i samarbejde med Dansk Maskinteknisk Selskab (DMS), IDA til:

Mikro metal komponenter –
materialer, processer og produktionssystemer

20. oktober 2009, DTU Mødelokale 38, Bygning 306

Fotos fra mødet her.

Introduktion
Markedet for moderne produkter som mobiltelefoner, personlige digitale apparater (PDA'er), mp3-afspillere osv. er i vækst og har ført til en øget efterspørgsel efter små og præcise metaldele. Hidtil er disse dele primært blevet fremstillet via traditionelle spåntagende processer eller kemisk ætsning, som begge er dyre og uøkonomiske produktionsmetoder. Dette kræver udvikling af et produktionssystem, der kan opfylde krav om høj produktivitet, høj pålidelighed, lav pris. Processen skal samtidig være miljømæssig acceptabel. Bulk metalformgivning i makroplan opfylder disse krav i stor udstrækning, men teknologien kan ikke direkte overføres til mikrostørrelse. Dette seminar beskæftiger sig med den seneste udvikling i materialer, processer og produktionssystemer til fremstilling af mikro metaldele.
På seminaret vil også fokusere på industrielle anvendelser og gennemførelsen af den videnskabelige udvikling i industrien.


PROGRAM

09.00-09.15
Introduction and welcome
Hans Nørgaard Hansen, professor, DTU Mekanik
09.15-09.45

Foto: Mogens Arentoft

State of the art i mikroformgivning
Foto af  mikrokomponent

Mogens Arentoft, Divisionschef, Ph.D., IPU Teknologiudvikling
Gennem de seneste 5 år har der været stor interesse for formgivning af små metal komponenter. IPU har fokuseret forskningsindsatsen på de pre-industrielle aspekter mens DTU-MEK har varetaget den mere teoretiske del af området.
Ved nedskalering af processerne til formgivning af komponenter i mikrostørrelse optræder der effekter, der ikke kendes fra konventionel formgivning. Disse betegnes ”size effects”. Indflydelsen af nedskaleringen gennemgås og eksemplificeres ved udviklingen af en produktionslinie til mikroformgivning. I denne forbindelse er det nødvendigt at udvikle nye metoder til fremstilling af råemner, værktøjskoncepter, presseteknologier, smøring m.m.

Mogens Arentoft er divisionschef for IPU Teknologiudvikling. Han har i 20 år arbejdet med plastisk formgivning af metaller. Arbejdet har bl.a. omfattet numeriske og fysiske simuleringsmetoder, indflydelsen af pressens stivhed på det formgivne emne samt koldflydepresning af små metal komponenter. Han er formand for Dansk Koldflydepressegruppe og medlem af ”International Cold Forging Group”.

09.45-10.30

Photo: Ulf Engel

Micro metal forming “basics”
Ulf Engel, Chair of Manufacturing Technology, Lehrstuhl für Fertigungstechnologie (LFT), Universität Erlangen-Nürnberg.
The fundamental understanding of material behaviour in micro metal forming processes requires experimental and numerical approaches. The presentation will describe how numerical models of material behaviour during micro forming processes are coupled to exprimental verification. Both bulk and sheet metal forming processes will be covered.
Read more.

10.30-10.45

Pause

10.45-11.15

Foto: Morten Eldrup

Bulk metallic glasses – characteristics and possibilities
Morten M. Eldrup, seniorforsker, Materials Research Division, Risø DTU
Bulk metallic glasses (BMG) are a group of alloys – normally consisting of three or more different elements - which by quenching from the melt are able to maintain the amorphous structure of the liquid. An important property of a BMG is that it becomes increasingly softer on heating above the so-called glass transition temperature. This softening makes it possible to deform the alloy easily and press it into very precise shapes, at the micro- or nano-meter scale. Afterward, the BMG will maintain the shape on cooling back to room temperature.
The talk will describe some examples of this. 

Project leader at Risø DTU for the “Innovation consortium Mikrometal"
Adjunct Professor (2002 – 2008) at Department of Polymer Science & Engineering, Lund Institute of Technology, Lund University, Sweden.
Scientific Interests: Defect and free volume properties of solid materials such as radiation and otherwise created defects in metallic materials and the free volume in polymeric materials, mainly by positron annihilation spectroscopy. In recent years involved in investigations of properties of nanocrystalline metals and bulk amorphous alloys.
11.15-11.45

Foto: Hans Nørgaard Hansen

Værktøjsteknologier til masseproduktion af mikrokomponenter
Mikrokomponent

Hans Nørgaard Hansen, professor, DTU Mekanik
Fremstillingen af værktøjer og vætkøjsindsatser til massefremstilling af mikrokomponenter er en teknologisk flaskehals. Kravene til værktøjerne afhænger af den valgte replikeringsproces (f.eks. formgivning, varmprægning eller sprøjtestøbning) og påvirker materialevalg, nødvendig overfladeruhed etc. Mulighederne for at vælge processer og kombinationerr af processer til at frembringe sådanne værktøjer er store. Tilgængelige processer omfatter spåntagning,
Foto af  mikrokomponent
gnistbearbejdning, laserbearbejdning etc. på mikroskala, men også såkaldte VLSI teknologier baseret på siliciumbearbejdning ligesom kemiske/elektrokemiske processer bliver anvendt. Denne præsentation præsenterer et overblik over disse metoder samt eksempler på kombinationer af disse i proceskæder.
Hans Nørgaard Hansen er professor i Mikro/Nano Produktion ved Institut for Mekanisk Teknologi, DTU. Hans forskningsaktiviteter knytter sig til proces- og produktionsteknologier til fremstilling af mikromekaniske komponenter i plast og metal.
11.45-12.15

Foto: Jens Grønbæk

Robot Assisted Polishing – RAP et nyt koncept til polering af funktionelle overflader på værktøjer og maskinkomponenter.
Jens Grønbæk, Civ. Ing. Lic. Tech. Teknologidirektør, STRECON A/S
STRECON’s nye RAP maskine er et nyudviklet maskinsystem til Robot Assisted Polishing  - RAP af funktionelle overflader på produktionsværktøjer og maskinkomponenter.  RAP maskinen muliggør en markant reduktion af det ensidige gentagne arbejde ved manuel polering samtidig med at der opnås en høj grad af ensartethed ved gentagne poleringer.  Det opnåelige ruhedsniveau er Ra 0.015 – 0.025 my afhængigt af materialetype og udgangstilstand.  RAP systemet er baseret på en stærk interaktion mellem den øvede polermedarbejder og maskinens programmeringssystem, hvorved optimeringer i poleringsprocessen kan gemmes og udnyttes ved fremtidige poleringsopgaver. Den enkle programmering af rotationssymmetriske emner muliggør RAP polering af såvel enkelte værktøjer som serieproducerede værktøjer.
Jens Grønbæk er Teknologidirektør i STRECON A/S, og har udviklet og implementeret  båndviklingsprocessen til forspænding af højtryksbelastede  værktøjer, som i dag udgør hovedhjørnestenen i STRECON’s kerneforetning af STRECON båndarmeringer. Disse anvendes til forspænding af højtryksbelastede værktøjer til metalformgivning og til fremstilling af diamanter til industrielle formål.  I de seneste år har Jens Grønbæk været stærkt involveret i udviklingen af STRECON robotunderstøttede poleringsteknologi, ligesom han er projektleder for det Højteknologifondsstøttede projekt Nano-RAP – robot assisted polishing of Nono-scale functional surfaces.   

12.15-13.00

Frokost

13.00-13.30

Foto: Niels Bay

Mikrometalformgivning og tribologi - Skalaeffekter ved friktion og smøring
Foto: Kontaktarealer
Forskel i kontakt areal i
kombineret stukning og
translatorisk glidning af:
a. ø 1 mm and
b. ø 3 mm emner
mellem plane smedebaner

Niels Bay, professor, DTU Mekanik
Tidligere eksperimentelle undersøgelser af betydningen af nedskalering fra makro til mikro formgivning har vist, at friktionen stiger markant ved nedskalering. Dette forklares kvalitativt ved ændringer i de herskende smøremekanismer. Observationerne bygger på inddirekte måling af friktionen baseret på procestest som ring-test og dobbelt-kop-presse-test. Med henblik på at opnå en bedre forståelse af betydningen af nedskalering er udviklet et dedikeret test udstyr til direkte måling af friktion under plastisk deformation ved forskellige skalaforhold.
Foto: Kontaktarealer
DTU Mekaniks mikrotribo-
tester. Ø 0,5-3 mm.
Test resultaterne bekræfter den store betydning af skalaforholdet og giver vha. mere præcise forklaringer af størrelseseffekten.
Professor, dr.techn. Niels Bay har i over 35 år arbejdet med forskning i  plastisk formgivning og tribologi. Han har udviklet teoretiske modeller samt etableret et af de internationalt førende laboratorier for testning af friktion og smøring i plastisk formgivning.
13.30-14.00

Foto: Nikolas Aulin Paldan

Production systems for micro metal forming
Foto af  mikrokomponent
Nikolas Aulin Paldan, Senior Engineer, IPU Teknologiudvikling
Konventionel fremstilling af 3D metalkomponenter i millimeter størrelse foregår dags dato enten i komplicerede multistations værktøjer eller ved spåntagende bearbejdning. Gennem de seneste 5 år har fokus for IPU været at afdække mulighederne for at fremstille denne type af komponenter på små maskiner ved hjælp af massivformgivning.  Der er udviklet en ny generation af små servo-mekaniske presser med tilhørende styring, hvoraf den sidste har inkluderet opvarmning af det formgivende værktøj. Dette har muliggjort formgivning af svært formbare materialer som titanium.
Graduated as M.Sc. DTU 2003 and since 2004 employed at IPU  Technology Development working on product development, machine design and process analysis of bulk and sheet metal forming. Since 2009 employed as senior engineer at IPU.
14.00-14.30
Industrial production of medical parts using micro metal forming
Christian Schärfe Thomsen, DTU and Elos Pinol.

Modern medical devices are meet with strict requirements in respect to materials and tolerance in a very internationally price competitive marked. The Mikrometal project has from the part of Elos Pinol focused on materials and processes, able to cut down production cost, enable new or improve on existing products, not possible by conventional methods and/or materials. A comparison between conventional production by cutting operations and metal forming will be given and specific cases from the project will be presented.
Christian Schärfe Thomsen M.Sc student DTU. R&D Engineer Elos Pinol since 2007- Project manager of development projects within bone anchored hearing aids, dental implants, instruments, process and surface technology.

14.30-14.45

Pause

14.45-15.15

Foto: Hans Nørgaard Hansen

Opdatering 16. oktober:
Det planlagte indlæg "Micro metal parts for drug delivery devices – design and production possibilities" udgår og erstattes af følgende indlæg:
Visual inspection by SEM
Muligheder og begrænsninger ved mikrofræsning og mikrognistbearbejdning
Hans Nørgaard Hansen, professor, DTU Mekanik
Mikrofræsning og mirkognistbearbejdning er to materalefjernelsesmetoder, der er udviklet i takt med øgede krav om miniaturisering. Processerne kan anvendes til at fremstille komponenter eller til at fremstille værktøjer til f.eks. mikrosprøjtestøbning eller mikroformgivning. Foredraget vil beskrive proceserne og sammenligne deres kapabilitet ift. fremstlling af udvalgte geometrier i mikroskala.

15.15-15.45

Foto: Jens Klæstrup Kristensen

 

Rapid manufacturing of dental parts and implants in Titanium
Jens Klæstrup Kristensen, FORCE Technology
Rapid manufacturing techniques are being developed to overcome the shortcomings of conventional manufacturing techniques by avoiding the need for a multitude of processing techniques, complicated work piece handling and hard tooling, which all lead to high cost and long production time. In Laser Free Form Manufacturing (LFFM) a laser beam and a powder feeding system are used to add and consolidate controlled amounts of feedstock materials at precise locations to create a fully dense component without the need for hard tooling. The process allows net shape functional parts to be directly manufactured from computer data in a relatively short time. The process is potentially very well suited for the manufacture of small objects and in the presentation results of a European project aiming at producing eg dental parts in Titanium are reviewed.
Jens Klæstrup Kristensen (M.Sc, Ph.D) is Technical Vice President at the Division of Welding and Production Innovation at FORCE Technology. He is also adjunct/affiliated professor in process technology at The Danish Technical University (DTU).

15.45-16.00

 

Summary and conclusion
Hans Nørgaard Hansen, professor, DTU Mekanik

Arrangeres af
ATV-SEMAPP/MicroNano-gruppen i samarbejde med Dansk Maskinteknisk Selskab (DMS), IDA.

Program tilrettelæggelse:
Hans Nørgaard Hansen, professor, DTU Mekanik i samarbejde med MikroNano styregruppen.

Mødeleder
Hans Nørgaard Hansen, DTU Mekanik.

Sprog
Dansk og Engelsk.

Sted:
Danmarks Tekniske Universitet (DTU), Anker Engelunds Vej/Asmussens Allé, Mødelokale 38, Building 306, DK 2800 Lyngby.

Pris:
Pris: DKK 1950,- for medlemmer af ATV-SEMAPP og DMS. DKK 2450 for ikke medlemmer.
Pris for Ph.D. studerende er DKK 875 for medlemmer og 1225 for ikke medlemmer.
Pris for M.Sc. studerende: DKK 100,- for medlemmer, 200 for ikke medlemmer.
MOMS på 25% tilføjes de nævnte priser.

Tilmelding:
Senest fredag d. 9. oktober 2009. Senere tilmelding er mulig i det omfang, der er plads.
Send web-tilmeldingsformular eller kontakt ATV-SEMAPPs sekretariat, Anette K. Kaltoft, tlf. +45 4525 4717 (09:00-12:30) eller Erling D. Mortensen, tlf. +45 4525 4630, E-mail: semapp@ipl.dtu.dk.

Forside