Kurzbeschreibung
Mit den steigenden Anforderungen an die Optikfertigung haben sich in den letzten Jahren die Polierverfahren weiterentwickelt bzw. neue Poliermethoden etabliert. Ursache hierfür sind unter anderem die zunehmenden Bestrebungen des Optikdesigns, kompliziert geformte asphärische Flächen zu fertigen und vermehrt Freiformflächen einzusetzen, deren Potenzial es in den nächsten Jahren noch weiter zu erschließen gilt. Eine wichtige Voraussetzung stellt dafür die Entwicklung von flexiblen Bearbeitungsverfahren dar. Diese sollten eine räumliche Bearbeitung bei gleichzeitiger Minimierung der mittelfrequenten Fehleranteile, die Gewährleistung von minimalen Formabweichungen (im μm-Bereich) sowie die generelle Reduzierung von Oberflächenunvollkommenheiten und Subsurface Damages (SSD) erlauben.
In diesem Projekt soll das chemisch-mechanische Polieren (CM-P) von Freiformoptiken anhand verschiedener Aspekte untersucht und weiterentwickelt werden. Dies umfasst drei Themenschwerpunkte: die Entwicklung graduierter Werkzeuge mit gebundenem Korn, die Reduzierung mittelfrequenter Fehleranteile am Bauteil sowie die Umsetzung der Freiformbearbeitung mit Analyse von SSD-Strukturen.
Bezüglich der Werkzeugentwicklung ist ein wesentliches Ziel die Bereitstellung von neuartigen Polierwerkzeugen, die im Besonderen als Subaperturwerkzeuge eingesetzt werden sollen. In einem ersten Entwicklungsschritt ist die additive Fertigung von graduierten Werkzeugen vorgesehen, bei der sich der Härteverlauf kontinuierlich vom Werkzeugmittelpunkt nach Außen ändert. In einem zweiten Entwicklungsschritt ist die Entwicklung von kunststoffgebundenen, mit Polierkorn dotierten Polierwerkzeugen (basierend auf einer eigenen Patentanmeldung) geplant.
Die entwickelten Werkzeugdesigns sollen dann in umfangreichen Untersuchungen für den CM-Polierprozess erprobt und wissenschaftlich-technisch analysiert werden. Die Ziele bestehen darin, Abtragsraten zu detektieren, Mikrorauheiten und Formabweichungen zu bestimmen und zu verbessern, sowie insbesondere mittelfrequente Fehler analysieren und reduzieren zu können.
Schließlich soll die erstmalige Erprobung des Active Fluid Jet- und des Advanced Wheel Polishing-Verfahrens mit den zuvor entwickelten und erprobten gebundenen Polierwerkzeugen erfolgen. Mit dem Großgerät „6-Achs-Universal-Poliermaschine“ ist die Voraussetzung gegeben, um Freiformflächen polieren zu können. Dies umfasst diverse Schritte, wie die Werkzeugsimulation und CAM Bahnplanung, die Versuchsdurchführung, Analyse von SSD und mittelfrequenten Fehlern sowie die finale Bearbeitungsoptimierung anhand der gewonnenen Daten.
Projektlaufzeit:
01.10.2023 - 30.09.2026
Projektsumme:
374.845 €
Gefördert durch:
die Deutsche Forschungsgemeinschaft (DFG) - 518666024
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