Verfahren

Chemisches Ätzen

Chemisches Ätzen, auch Nassätzen genannt, ist ein subtraktives Fertigungsverfahren, bei dem Metall durch eine saure oder alkalische Ätzlösung kontrolliert abgetragen wird. Es liefert gratfreie, spannungsfreie Bauteile mit engsten Toleranzen, ohne Wärmeeintrag und ohne mechanische Belastung.

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Fakten: Chemisches Ätzen (Photochemical Machining, PCM)

Prinzip: subtraktive Metallbearbeitung durch Ätzlösung (FeCl₃ oder NaOH)
Materialdicke: 0,02 – 2,0 mm (wirtschaftlich)
Konturtoleranz: ± 0,02 – ± 0,05 mm
Bauteil-Ergebnis: gratfrei, spannungsfrei, ohne Wärmeeinflusszone
Werkzeugkosten: nur Photomaske (150–600 €), kein Stanzwerkzeug
Time-to-Market: 5 – 10 Werktage vom CAD zum ersten Bauteil
Stückzahlen: 1 Stück bis 500.000+ (Reel-to-Reel)
Materialien: alle gängigen Metalle: Edelstahl, Kupfer, Messing, Aluminium, Federstahl, Nickel, Titan
Prozessschritte: 1. Reinigen · 2. Photoresist auflaminieren · 3. UV-belichten mit Maske · 4. entwickeln · 5. Sprühätzen · 6. Resist strippen · 7. Endkontrolle

Chemisches Ätzen vs. fotochemisches Ätzen? „Chemisches Ätzen" ist der Oberbegriff, „fotochemisches Ätzen" (PCM) die photolithografisch maskierte Standardvariante. Bei B2B-Präzisions-Anfragen landen beide Begriffe bei derselben Fertigungslinie. Ausführliche Abgrenzung: Chemisches vs. fotochemisches Ätzen.

In einem Satz: Beim chemischen Ätzen wird das Bauteil aus einem Metallblech herausgelöst, indem überall dort, wo Material entfernt werden soll, eine Ätzlösung auf die ungeschützte Metalloberfläche einwirkt; geschützt wird das Bauteil zuvor durch eine Photoresist-Maske.

Ätzsatz für den Modellbau: Bauteile hängen über bewusst konstruierte Haltestege im Trägerblech — Ein Ätzsatz für den Modellbau: Die Bauteile sind vollständig aus dem Blech herausgeätzt, hängen aber an **bewusst konstruierten Haltestegen**. So bleibt der Satz beim Versand zusammen und der Modellbauer trennt die Teile erst beim Bauen heraus. **In der industriellen Fertigung ist das die Ausnahme:** Dort werden Bauteile in der Regel vollständig freigeätzt und am Ende der Anlage in einem Sieb aufgefangen. Haltestege werden nur dann eingeplant, wenn sie, wie hier, ausdrücklich gewünscht sind.

So funktioniert das Verfahren

Reinigung: Das Metallblech wird entfettet und chemisch gereinigt.
Beschichtung: Beidseitig wird ein lichtempfindlicher Photoresist auflaminiert oder aufgeschleudert.
Belichtung: Über eine Maske wird das Bauteildesign per UV-Licht in den Photoresist übertragen.
Entwicklung: Die nicht belichteten (bzw. belichteten, je nach Resist-Typ) Bereiche werden ausgewaschen – das Metall liegt dort frei.
Ätzen: Das Blech läuft durch eine Sprühätzanlage. Die Ätzlösung (häufig Eisen(III)-chlorid für Edelstahl/Kupfer) trägt das freiliegende Metall ab – beidseitig, parallel.
Strippen & Reinigung: Der Resist wird abgelöst, das fertige Bauteil gespült und getrocknet.

Vorteile gegenüber Lasern, Stanzen, Fräsen

Eigenschaft	Chemisches Ätzen	Lasern	Stanzen
Gratbildung	gratfrei	leichter Grat / Wärmeeinflusszone	Grat üblich, Nacharbeit
Spannungen im Bauteil	spannungsfrei	thermisch induzierte Spannung	mechanisch verformt
Werkzeugkosten	nur Photomaske (≈ niedrig)	keine	Stanzwerkzeug (≈ hoch)
Komplexe Geometrien	nahezu beliebig	gut, aber langsamer bei vielen Features	begrenzt
Optimale Stückzahl	Prototyp bis Großserie	Prototyp / Kleinserie	Großserie
Materialdicke	0,02 – 2,0 mm	0,1 – mehrere mm	0,05 – mehrere mm

Geeignete Materialien

Nahezu alle Metalle und Metalllegierungen lassen sich chemisch ätzen:

Edelstahl – 1.4301, 1.4310, 1.4404, 1.4571 und weitere
Kupfer und Kupferlegierungen – Cu-OF, Cu-DHP, CuBe, CuNi, CuSn
Federstahl – 1.4310, 1.1248, 1.8159
Aluminium – EN AW-1050, 3003, 5754 (mit alkalischer Ätzlösung)
Messing – CuZn37, CuZn40
Titan – Grade 1, 2, 5 (spezielle Ätzbäder)
Nickel und Nickel-Legierungen
Weitere: Silber, Molybdän, Wolfram, Kovar, Invar, Hastelloy

Typische Toleranzen

Parameter	Typische Toleranz
Konturtoleranz	± 10 % der Materialdicke (min. ± 0,02 mm)
Bohrungs-/Schlitzbreite	≥ 1,0–1,1 × Materialdicke
Stegbreite (Material zwischen Konturen)	≥ 0,8–1,0 × Materialdicke
Materialdicke	0,02 – 2,0 mm
Oberflächenrauheit	Ra ≈ 0,4 – 1,2 µm

Typische Anwendungen

Lochbleche, Filter, Siebe – hohe Lochdichte, präzise Kantenkontur
Kontaktfedern, Federelemente – spannungsfrei für reproduzierbare Federkennlinien
EMV-Abschirmungen – komplexe 3D-Geometrien aus dünnem Blech
Encoder-Scheiben – präzise Teilungen, gratfreie Kanten
Typenschilder, Markierungen – feinste Schrift- und Logo-Strukturen
Lead-Frames, Maschen, mikrofluidische Bauteile, Schablonen

Wann lohnt sich chemisches Ätzen?

Komplexe Geometrien mit vielen Features (Lochmuster, Schlitze, Mikrokonturen)
Gratfreie, spannungsfreie Bauteile gefordert
Materialdicken 0,02 – 2,0 mm
Stückzahlen ab 1 Stück (Prototyp) bis viele Tausend (Reel-to-Reel-Bandproduktion)
Wenig Werkzeug-Vorlaufkosten gewünscht (nur Photomaske)
Konstruktionsänderungen sollen schnell umsetzbar bleiben (neue Maske statt neues Stanzwerkzeug)

Häufige Fragen

Verändert chemisches Ätzen die Materialeigenschaften?

Nein. Da kein thermischer Eintrag und keine mechanische Belastung erfolgt, bleiben Gefüge, Härte und Federkennwerte unverändert. Das ist besonders bei Federstahl und gehärteten Edelstählen ein entscheidender Vorteil gegenüber Lasern oder Wasserstrahlen.

Wie sieht eine Ätzkante aus?

Die Ätzkante ist leicht gewölbt (näherungsweise halbkreisförmig, da das Ätzmittel auch seitlich angreift, die sogenannte "Unterätzung"). Das wird beim Maskenlayout konstruktiv eingerechnet, sodass die Endgeometrie maßhaltig ist.

Welche Stückzahlen sind sinnvoll?

Chemisches Ätzen lohnt sich ab Stückzahl 1 (Prototyp), weil die Werkzeugkosten gering sind: Nur eine Photomaske wird benötigt. Für Großserien ist die Reel-to-Reel-Bandfertigung wirtschaftlich besonders attraktiv.

Wie schnell ist eine Lieferung möglich?

Speziallieferanten wie Ätztechnik Herz bieten Speedline-Service mit 48–72 h Bearbeitungszeit für Prototypen und Eilaufträge. Reguläre Serienproduktion liegt typisch bei 2–4 Wochen.

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Drei Schritte: Material, Bauteil, Kontakt. Das passende Angebot vom spezialisierten Ätzbetrieb i. d. R. binnen 24 Stunden.

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