„Klein, aber Know-how“

© Benjamin Parks

LPS Works aus Tokio entwickelt neue Mikrobearbeitungsprozesse für außergewöhnliche Materialien. Und als ob das nicht schon genug wäre, baut die 18-köpfige Wissenszelle hinterher gleich noch die passende Maschine zur Massenproduktion.

Kleine Autos schieben sich durch die engen Gassen im Industriegebiet von Ōta, dem südlichsten Stadtteil Tokios. Hier hat der Prozessentwickler und Integrator LPS Works seinen Sitz. Wenn man aus dem Fenster schaut, blickt man über einen schmalen Meeresarm hinweg direkt auf den Tokio-Haneda-Flughafen, den viertgrößten Flughafen der Welt.

Unablässig starten und landen die Maschinen auf der künstlich aufgeschütteten Insel. Geschäftig geht es auch hinter den Fenster-scheiben zu. 18 Ingenieure bearbeiten in Laboren hochkomplexe technische Aufgaben an Keramiken oder neuartigen Stählen.

Von Forschung zu Massenproduktion

 LPS Works ist eine Ausgründung des erfolgreichen Maschinenteileherstellers Fujita Works. LPS-Vertriebsleiter Masahito Terui erklärt die Idee dahinter: „Unser Unternehmen entstand 2009 als Wissenszelle für Mikrobearbeitung. In vielen Branchen werden immer kleinere und präzisere Bearbeitungen verschiedener Materialien verlangt, in der Halbleiterindustrie etwa. Wir sollten das Know-how dazu entwickeln und sammeln.“

Die Auftraggeber sind höchst unterschiedlich: Universitäten, nationale Wissenschaftsinstitute, große und kleine Unternehmen aus unterschiedlichen Industriefeldern. Sie alle wollen kleinste Strukturen einbringen oder präzise Schneid- und Bohraufgaben im Mikrometermaßstab erledigen und suchen jemanden, der ihnen den technischen Prozess dazu entwickelt.

„Von Beginn an haben wir hauptsächlich mit Ultrakurzpulslasern gearbeitet. Unsere Aufgaben sind oft so komplex, dass wir Strahlführung, Optik und den Rest der Maschine entwickeln oder integrieren müssen. So kommt es fast von selbst, dass uns die Firmen nach der Prozessentwicklung die Maschine abkaufen, um damit selbst zu produzieren.“

Mittlerweile heißt das das überaus erfolgreiche Geschäftsmodell der Wissenszelle: Forschung, Prototypen herstellen, Maschine verkaufen. Das hat Auswirkungen auf die Herangehensweise: „Da wir die anschließende Massenproduktion immer gleich mitdenken, reicht es nicht, einfach nur eine Lösung für die Bearbeitung zu finden. Sie muss auch schnell funktionieren und sich gut in die Produktionsumgebung des Kunden einfügen lassen.“

 Der neueste Stahl

 Ein Autohersteller etwa klopfte 2013 bei LPS Works an und suchte eine Möglichkeit, einen neuartigen, extrem harten C-Stahl zu strukturieren — einen sogenannten karbonisierten UHHS (Ultra High-Strength Steel). Mit Fräse oder UV-Laser war er nicht weitergekommen. Die Ingenieure aus Tokio entwickelten daher einen UKP-Laserprozess.

Irgendeine Bearbeitungslösung ist nicht genug. Sie muss immer auch für die Massenproduktion taugen.

Masahito Terui

Die Maschine bringt heute in Großserie kleine Würfelstrukturen auf ultraharte Autobauteile. Auch die Halbleiterindustrie gibt ihre kniffligen Aufgaben gerne an LPS Works weiter: „Beispielsweise entwickelten wir einen Prozess, ultrakleine Löcher mit einem Durchmesser von 30 Mikrometern in Keramikplättchen zu bohren. Der Abstand zwischen den Löchern sollte nur 100 Mikrometer betragen — sehr eng!“ LPS Works baute eine spezielle Trepanieroptik, die den Strahl aus ultrakurzen Laserpulsen schräg anstellt und ihn um einen Taumelpunkt rotiert.

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Mit bloßem Auge kaum erkennbar: Kleinste Oberflächenstrukturen und Löcher sind das Kerngeschäft von LPS Works. (Foto: Benjamin Parks)

Dadurch wird der Taperwinkel korrigiert und die Ingenieure erreichen einen Kantenwinkel der winzigen Löcher von exakten 90 Grad. Doch damit war es noch nicht getan. Terui erinnert sich: „Das Schwierigste war, bei diesem Präzisionsgrad die geforderte, hohe Geschwindigkeit von nur wenigen Sekunden pro Loch zu erreichen.“ Denn solch schnelle Bewegungen erzeugen Reibwärme an den Achsen. Das Material dehnt sich immer mehr aus.

„Zwar eigentlich nur ein kleines bisschen, aber bei diesen Skalen führt das schon zu großen Ungenauigkeiten. Wir mussten also einen Weg finden, die Temperatur im gesamten Prozess überall konstant zu halten.“ Terui schweigt kurz. „Leider darf ich nicht verraten, wie wir das geschafft haben, obwohl es wirklich sehr spannend ist“, sagt er und lacht.

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