08.06.2020|BERLINER GLAS KGaA HERBERT KUBATZ GMBH & CO

ULTRASONIC-Technologie als Grundlage für präzise Komponenten in der Halbleiterindustrie  

André Pisch Process Engineering CNC Berliner Glas KGaA Herbert Kubatz GmbH & Co.
André Pisch, Process Engineering CNC, Berliner Glas KGaA Herbert Kubatz GmbH & Co.

Seit ihrer Gründung 1952 ist die Berliner Glas KGaA Herbert Kubatz GmbH & Co. zu einer 1.500 Mitarbeitenden starken Unternehmensgruppe mit Standorten in Deutschland, der Schweiz und China sowie einem Vertriebsbüro in den USA herangewachsen. Als Experte für Entwicklung und Fertigung optischer Schlüsselkomponenten, Baugruppen und Systeme beliefert das Unternehmen weltweit führende Kunden unter anderem aus der Halbleiterindustrie, der Laser- und Weltraumtechnik sowie der Medizintechnik. In der Produktion arbeitet Berliner Glas seit über 20 Jahren mit CNC-Technologie von DMG MORI. 23 der 38 installierten Modelle sind ULTRASONIC-Bearbeitungszentren, womit Berliner Glas über den weltweit größten Maschinenpark mit Modellen von DMG MORI verfügt. Auf ihnen bearbeitet das Team hochpräzise Bauteile aus sprödharten Materialien wie Siliciumcarbid oder Zerodur©. ​​​​​​​

3 × ULTRASONIC-Maschinen von DMG MORI
Insgesamt nutzt Berliner Glas 23 ULTRASONIC-Maschinen von DMG MORI.

Mit einem ganzheitlichen Leistungsspektrum von der Entwicklung bis zur Serienproduktion inklusive Montage ganzer Baugruppen leistet Berliner Glas einen wesentlichen Beitrag zur Wertschöpfungskette ihrer Kunden. „Fast ein Drittel des Auftragsvolumens fällt heute auf die Halbleiterindustrie“, gibt André Pisch, verantwortlich für die Prozesstechnik, einen Einblick ins Portfolio. Über 400 der 1.000 Mitarbeitenden am Hauptsitz in Berlin seien in diesem Bereich für führende Unternehmen dieser Branche zuständig. „Zum Bauteilspektrum gehören hier Vakuum und elektrostatische Chucks, Referenzspiegel sowie Stage Module für hochgenaue Bewegungs- und Messsysteme in Lithographieanlagen.“ Mit diesen hochwertigen Komponenten erreiche man die höchste Ausbeute in der Chipherstellung. „Genau hierfür ist die ULTRASONIC-Technologie die optimale Bearbeitungsmethode.“

ULTRASONIC für die prozesssichere Bearbeitung sprödharter Materialien ​​​​​​​  

Wirtschaftliches ULTRASONIC-Schleifen von Leichtgewichtsstrukturen in Spiegelträgern
Wirtschaftliches ULTRASONIC-Schleifen von Leichtgewichtsstrukturen in Spiegelträgern aus SiC oder Zerodur sowie Komplettbearbeitung von Quarzglasringen und SiC-Wafer-Chucks für die Halbleiterindustrie.

Eine große Herausforderung in der Fertigung sind die anspruchsvollen, sprödharten Materialien. „In der Bearbeitung von Hochleistungskeramiken und Glaskeramiken wie Siliciumcarbid und Zerodur ist zum einen der Werkzeugverschleiß extrem hoch, zum anderen kommt es leicht zu Kantenausbrüchen an den Werkstücken“, erklärt André Pisch. Aus diesem Grund habe man bereits sehr früh ULTRASONIC-Maschinen von DMG MORI eingesetzt. Bei der ULTRASONIC-Bearbeitung wird die rotatorische Bewegung des Werkzeugs per Induktivübertragung mit einer Oszillation in longitudinaler Richtung überlagert, was die Prozesskräfte um bis zu 50 Prozent reduziert. Randolph Hennig, zuständiger Gruppenleiter für den CNC-Fertigungsbereich, beschreibt den positiven Effekt der Ultraschalltechnologie: „Sie minimiert sowohl den Werkzeugverschleiß als auch die Tiefe von Mikrorissen und Ausbrüchen am Material.“ Vorschübe und Zustellung könne man zugunsten einer besseren Produktivität erhöhen.

Bis zu 3-fache Produktivität durch partnerschaftliche Entwicklung

7 × ULTRASONIC 50 und 4 × ULTRASONIC 85-Maschinen
Darunter sind 7 × ULTRASONIC 50 und 4 × ULTRASONIC 85-Maschinen.

Von der langjährigen Kooperation profitieren beide Partner: „Unser Know-how in der Bearbeitung von Keramiken fließt auch in die Entwicklung neuer ULTRASONIC-Aktoren“, freut sich Randolph Hennig. Den jüngsten ULTRASONIC-Aktor hat DMG MORI hinsichtlich der Steifigkeit nochmals optimiert. Ein stärkerer ULTRASONIC-Booster ermöglicht zwei- bis dreifach höhere Amplituden. Sie liegen bei bis zu 15 μm. „Damit können wir die Produktivität bis zum 3-fachen erhöhen, bei gleichzeitiger Berücksichtigung des Werkzeugverschleiß und der Mikrorisse.“

 

Zum Ausstattungsumfang der ULTRASONIC Maschinen gehören außerdem DMG MORI Technologiezyklen. Unter anderem für die automatische Frequenz- und Amplitudenerkennung und die Vorschubanpassung. Auch auf Ebene des Services gebe es dank konkreter Vereinbarungen eine gut geregelte Zusammenarbeit. „Dadurch werden Maschinenstillstände auf ein Minimum reduziert“, ergänzt Randolph Hennig.

67 % kürzere Durchlaufzeiten dank Fräs-Dreh- & ULTRASONIC-Technologie

ULTRASONIC 85 mit einem Fräs-Drehtisch
Eine der vier ULTRASONIC 85 verfügt über einen Fräs-Drehtisch, wodurch die Bearbeitungszeit um bis zu 67 % reduziert werden konnte.

Zu den ULTRASONIC Maschinen bei Berliner Glas zählen unter anderem eine

hochdynamische ULTRASONIC 20 linear für handgroße Kleinbauteile, sieben kompakte ULTRASONIC 50 mit Verfahrwegen von 650 × 520 × 475 mm sowie vier ULTRASONIC 85 monoBLOCK und zwei ULTRASONIC 125 monoBLOCK für größere Bauteile. Hier betragen die Verfahrwege jeweils 935 × 850 × 650 mm und 1.335 × 1.250 × 900 mm. Eine der ULTRASONIC 85 monoBLOCK ist mit einem Fräs-Drehtisch ausgerüstet. Randolph Hennig verweist auf die zahlreichen rotationssymmetrischen Bauteile: „Auf einer normalen Fräsmaschine ist die Bearbeitung kreisförmiger Phasen durch die kontinuierliche Ansteuerung von drei Achsen extrem aufwendig.“ Dank der integrierten Drehbearbeitung in einer Aufspannung habe man nun die Möglichkeit Außen- und Innen- Rundschleifoperationen zu nutzen. Somit konnte die Durchlaufzeit mancher Werkstücke um über 67 Prozent auf 30 Minuten gesenkt werden. „Allein deswegen ist die Fräs-Drehtechnologie für uns auch in Zukunft ein wichtiges Kriterium“, ergänzt André Pisch. Dass weitere Investitionen in den Maschinenpark wie auch ins Personal – knapp über 50 Mitarbeitende arbeiten aktuell in der Zerspanung – folgen werden, ist angesichts der erfolgreichen Geschäftsentwicklung von Berliner Glas sicher. „Einerseits müssen wir den Bedarf an kompetenten Fachkräften abdecken“, so André Pisch.

Zum Teil komme der Nachwuchs aus der eigenen Ausbildung. „Andererseits steigern wir unsere Produktionskapazitäten mit weiteren Investitionen in neue ULTRASONIC- Maschinen und eine kontinuierliche Prozessoptimierung.“


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