Microbewerking: een inkoopgids voor zeer kleine precisieonderdelen
Microbewerking is het maken van zeer kleine onderdelen, of zeer kleine details aan grotere onderdelen, met verspanende processen die op die schaal zijn afgestemd. Voor een inkoper is de praktische definitie eenvoudig: is uw onderdeel in totaal kleiner dan ongeveer 10 mm, of heeft het gaten, sleuven of wanden kleiner dan 1 mm, dan hebt u een bedrijf nodig dat andere machines, gereedschappen en meetmiddelen gebruikt dan een gewone CNC-bewerker. Deze gids legt uit wat dat zijn, welke toleranties u mag verwachten en hoe u een bedrijf briefet zodat de offertes die u terugkrijgt vergelijkbaar zijn.
Wat telt als een microgefreesd of microgedraaid onderdeel
Er bestaat geen ISO-definitie van microbewerking. Ingenieurs en inkopers gebruiken de term voor twee soorten werk:
- Kleine onderdelen. Het hele onderdeel past in een kubus van 10 mm, soms in een veel kleinere. Connectorpennen, horlogepignons, botschroeven, vezelferrulehouders, sensorbehuizingen.
- Microdetails op normale onderdelen. Een verdeelblok van 40 mm met openingen van 0.3 mm, een lenstubus met een wand van 0.2 mm, een matrijsinzet met ribben van 0.1 mm.
Beide hebben hetzelfde probleem. Het snijgereedschap wordt klein en buigzaam, de tolerantie wordt een groot deel van de detailgrootte en het onderdeel is moeilijk vast te zetten, te reinigen en te meten. Daarom zegt de afmeting alleen niet of een bedrijf de klus aankan. De verhouding tussen tolerantie en detailgrootte doet dat wel.
| Voorbeeldonderdeel | Typische afmeting | Kleinste detail | Typische strakste tolerantie |
|---|---|---|---|
| Connectorcontactpen | ⌀0.8 x 6 mm | Punt ⌀0.4 mm | ±0.005 mm op diameter |
| Orthopedische microschroef | ⌀1.5 x 8 mm | Spoed 0.25 mm | ±0.01 mm |
| Vezeluitlijnbehuizing | 6 x 6 x 10 mm | Boring ⌀0.13 mm | ±0.002 mm op boring (specialist) |
| Horlogeonderdeel | ⌀4 x 1.2 mm | Sleuf 0.3 mm | ±0.005 mm |
| Onderdeel voor endoscooptip | ⌀3 x 5 mm | Wand 0.15 mm | ±0.01 mm |
De waarden zijn typische voorbeelden ter oriëntatie, geen specificaties.
De vier processen achter de meeste microonderdelen
De meeste microonderdelen worden met een of meer van vier processen gemaakt. De geometrie van uw onderdeel bepaalt welke, veel meer dan het materiaal. Het overzicht van microbewerkingsprocessen gaat op elk daarvan dieper in.
Langdraaien. Een draaibank met verschuifbare spindelkast voert de staaf door een geleidebus, zodat het gereedschap altijd vlak naast de ondersteuning snijdt. Daardoor zijn lange, slanke gedraaide onderdelen mogelijk: pennen, assen en canules met een lengte-diameterverhouding van 10:1 of meer. Moderne langdraaimachines hebben aangedreven gereedschappen, zodat dwarsgaten, vlakken en sleuven in dezelfde cyclus worden gemaakt. De typische staafcapaciteit voor microwerk is ⌀0.5 tot 12 mm.
5-assig microfrezen. Hoogtoerige spindels, vaak 30,000 tot 60,000 rpm of meer, drijven frezen aan van slechts 0.1 mm. Met vijf assen bereikt het bedrijf meerdere vlakken in één opspanning, wat telt omdat elke heropspanning een paar micron fout toevoegt. Behuizingen, implantaten, fluïdische chips en optische houders horen hier.
Microboren. Boren beginnen rond ⌀0.05 mm voor specialistisch werk, met ⌀0.2 mm als gebruikelijke praktische ondergrens in productie. Gaten worden in korte steken geboord om spanen af te voeren. De diepte is meestal beperkt tot ongeveer 10 keer de diameter voordat de kosten stijgen.
Draad- en zinkvonken. Vonkerosie verwijdert materiaal met vonken, dus er is geen snijkracht. Het maakt scherpe binnenhoeken, dunne sleuven en details in gehard staal die geen frees kan bereiken. Draaddiameters van 0.03 tot 0.1 mm zijn gebruikelijk.
Typische toleranties en detailafmetingen
De onderstaande waarden houden microbewerkingsbedrijven doorgaans aan in productie. Ze zijn een startpunt voor uw tekening, geen belofte. De referentie voor toleranties en materialen bevat de volledige tabel, inclusief de ISO 286-klassen.
| Eigenschap | Typisch vermogen |
|---|---|
| Kleinste detail (sleuf, rib, nok) | 0.3 mm |
| Geboord gat | vanaf ⌀0.2 mm |
| Wanddikte | vanaf 0.15 mm, afhankelijk van het materiaal |
| Lineaire tolerantie, algemeen | ±0.01 mm |
| Lineaire tolerantie, best op geselecteerde details | ±0.005 mm |
| Pas boring en as | H6 en h5 (IT5 op assen) |
| Vlakheid | 0.005 tot 0.05 mm |
| Rondloop op gedraaide diameters | 0.01 mm |
| Oppervlakteruwheid | Ra 1.6 μm typisch, Ra 0.8 μm best |
Twee punten wegen zwaarder dan welk afzonderlijk getal ook.
Ten eerste kosten strakke toleranties meettijd. Een detail van ±0.005 mm op een onderdeel van 2 mm kunt u niet met vertrouwen controleren met een schuifmaat of zelfs een gewone micrometer. Daarvoor is een CMM met een kleine taster, een visionsysteem of speciale kalibers nodig, en het onderdeel moet op of dicht bij de referentietemperatuur van 20 °C volgens ISO 1 zijn. Elk strak detail dat u toevoegt, is een detail dat iemand op elk gemeten onderdeel moet meten.
Ten tweede moet de tolerantie bij het detail passen. ±0.01 mm op een sleuf van 0.3 mm is ongeveer 3 procent van de detailgrootte. Dezelfde tolerantie op een lengte van 30 mm is 0.03 procent. Bedrijven denken in deze verhoudingen, en de tekening zou dat ook moeten doen.
Materialen die klein goed te bewerken zijn
Bijna elk bewerkbaar materiaal kan worden microbewerkt, maar sommige maken het veel eenvoudiger.
| Materiaal | Bewerkbaarheid op microschaal | Typisch gebruik |
|---|---|---|
| Messing C36000 | Uitstekend, korte spanen | Connectoren, horlogeonderdelen, instrumentpennen |
| Roestvast staal 303 | Goed, automatenstaal | Algemene kleine onderdelen, fittingen |
| Roestvast staal 316L | Redelijk, taai, bramen | Medische onderdelen en onderdelen met voedselcontact |
| Titaan Grade 5 | Redelijk, hitte en gereedschapsslijtage | Implantaten, ruimtevaartbevestigers |
| Aluminium 6061 / 7075 | Goed, let op bramen | Behuizingen voor halfgeleiders en optiek |
| PEEK | Goed, houdt maat beter dan de meeste kunststoffen | Medisch, isolatoren |
| PTFE | Slecht voor strakke tolerantie, kruipt | Afdichtingen, onderdelen met lage wrijving |
De beoordelingen zijn typische werkplaatservaring, geen norm.
Als de functie het toelaat, bespaart een automatenkwaliteit geld op elk onderdeel. Schrijft de tekening 316L of Ti-6Al-4V voor vanwege biocompatibiliteit, houd dat dan aan en verwacht dat het bedrijf ontbramen en gereedschapsslijtage in de prijs verwerkt.
Wat de prijs van een microonderdeel bepaalt
Het materiaal is bijna nooit de grootste kostenpost. Een titanium onderdeel van 3 mm bevat centen aan metaal. De offerte wordt bepaald door:
- Instellen en programmeren. Instellen van een langdraaimachine kan een dag duren. Bij een prototypeserie van 10 stuks bepaalt het instellen de stuksprijs.
- Cyclustijd. Microgereedschappen snijden met zeer lichte spaanbelasting, dus de materiaalafname is traag, zelfs op hoogtoerige spindels.
- Gereedschapsslijtage en breuk. Een gebroken boor van 0.2 mm betekent vaak een afgekeurd onderdeel. Bedrijven prijzen dat risico in.
- Inspectie. Bij microonderdelen met strakke toleranties kan meten even lang duren als bewerken. Steekproefplannen en eerste-artikelrapporten voegen daar nog aan toe.
- Ontbramen, reinigen en verpakken. Bramen op microonderdelen worden met de hand onder een microscoop verwijderd, met abrasieve stroming of met elektrochemische methoden. Onderdelen worden vaak apart in trays verpakt.
Hypothetisch voorbeeld: een inkoper vraagt 20 prototypepennen in 316L, ⌀1.2 x 9 mm, met een dwarsgat van ⌀0.3 mm en ±0.005 mm op twee diameters. Het ene bedrijf offreert op een langdraaibank met een lange instelling. Een ander offreert op een CNC-draaibank met freesunit. De tweede offerte kan bij 20 stuks goedkoper zijn en bij 20,000 stuks veel duurder. Daarom horen echte aantallen in de RFQ.
Hoe u een RFQ schrijft die bruikbare offertes oplevert
De meeste slechte microbewerkingsofferte komen voort uit onvolledige RFQ’s. Bedrijven rekenen marge voor wat ze niet kunnen zien of offreren iets anders dan u bedoelde. Een volledige RFQ bevat:
- Een STEP-model en een pdf-tekening. Bedrijven programmeren vanuit het model en controleren toleranties op de tekening.
- Materiaal met kwaliteit en norm. “Roestvast staal” is niet genoeg. “316L volgens ASTM F138” wel.
- Het kleinste detail en de strakste tolerantie, in de tekst vermeld. Dat is het eerste wat een bedrijf op haalbaarheid controleert.
- Randconditie. Bijvoorbeeld “braamvrij bij 10x vergroting” of “randbreking max. 0.02 mm”. Zonder dit worden bramen na levering een discussiepunt.
- Oppervlakteafwerking en eventuele coating of passivering.
- Aantallen. Prototype, pilotserie en verwacht jaarvolume, ook als het een schatting is.
- Inspectie en documenten. Eerste-artikelrapport, materiaalcertificaten, conformiteitscertificaat en hoe kritieke details worden gemeten.
- Leveringsvoorwaarden en streefdatum. EXW vanaf het bedrijf of DDP naar uw locatie.
Weet u iets niet zeker, stuur dan wat u hebt. Een goed microbewerkingsbedrijf komt terug met DFM-vragen, en die vragen zeggen veel over hoe goed het bedrijf het werk begrijpt.
Gekoppeld worden aan het juiste bedrijf
Een bedrijf vinden is moeilijker dan het lijkt. Veel bedrijven noemen “precisie” en “micro” op hun website terwijl ze standaard bewerkingscentra draaien. De machinelijst, de meetruimte en voorbeeldonderdelen zeggen meer dan de homepage.
Micropartz is een bemiddelingsdienst, geen machinewerkplaats. U stuurt één RFQ met uw tekening, materiaal, aantal, strakste tolerantie en gewenste leveranciersregio. Wij koppelen die aan maximaal 3 bedrijven die de processen en meettechniek hebben die uw onderdeel nodig heeft en reageren binnen 24 werkuren. U werkt rechtstreeks met de bedrijven en betaalt geen kosten. Hebt u een tekening klaar, stuur dan een RFQ en vergelijk offertes van bedrijven die dit werk echt doen.
Veelgestelde vragen
Welke onderdeelafmetingen vallen onder microbewerking?
Er is geen formele grens. In de inkooppraktijk gaat het om onderdelen met een totale afmeting kleiner dan ongeveer 10 mm, of grotere onderdelen met details kleiner dan 1 mm, zoals gaten kleiner dan 0.5 mm, sleuven van 0.3 mm of wanden van 0.15 mm.
Is microbewerking duurder dan gewoon CNC-bewerken?
Per onderdeel meestal wel, ook al zijn de materiaalkosten gering. Cyclustijd, gereedschapsslijtage, instellen, hanteren en vooral inspectie vragen meer inspanning per onderdeel. Bij grotere series kan langdraaien de stuksprijs sterk verlagen.
Kan ik een RFQ voor een microonderdeel sturen zonder 3D-model?
Het kan, maar de offertes komen trager en zijn minder nauwkeurig. De meeste microbewerkingsbedrijven programmeren vanuit een STEP-bestand en controleren de toleranties op de pdf-tekening. Stuur beide mee als u ze hebt.
Wat is de meest voorkomende reden om microonderdelen af te keuren?
Bramen en randconditie, gevolgd door details die zijn gemeten met een methode waar opdrachtgever en bedrijf het nooit over eens zijn geworden. Beide los u op in de tekening en in de RFQ, voordat er metaal wordt gesneden.
Getoetst aan
- ISO 286-1:2010, Geometrical product specifications, ISO code system for tolerances on linear sizes
- ISO 1:2022, Standard reference temperature for geometrical product specification (20 °C)
- Wikipedia: Machining
De getallen in deze gids zijn typische waarden ter oriëntatie. De tekening, het materiaalcertificaat en het gekoppelde bedrijf bepalen de echte.
Word gekoppeld aan een microbewerkingsbedrijf
Stuur uw tekening één keer. Wij koppelen die aan maximaal 3 bedrijven die bij het onderdeel passen en reageren binnen 24 werkuren. Gratis voor inkopers.
Een RFQ sturen