Funktionsintegration und Miniaturisierung stellen immer höhere Anforderungen an die eingesetzten Fertigungstechnologien. Hohe Ansprüche an Formhaltigkeit und Oberflächengüte sind insbesondere bei der Optikfertigung anzutreffen.
Im Memorandum „Photonik 2020“ der „Initiative Photonik“ wird die fundamentale Bedeutung photonischer Systeme und Lösungen für die technisierte Informationsgesellschaft aufgezeigt. Anwendungen photonischer Systeme sind in allen Märkten zu finden. Als Leitmärkte werden Produktion, Gesundheit, Kommunikation, Energie und Umwelt genannt. Die Einsatzgebiete reichen von sehr kleinen Stückzahlen für Spezialanwendungen, bis hin zu Massenprodukten aus dem Low-Price-Segment. Deutsche Firmen bedienen vor allem die Hightech-Segmente und liefern Schlüsselkomponenten. Sei es der Teleskopspiegel für einen Satelliten oder der Spritzgusseinsatz für ein Billigprodukt, produziert in Fernost. Deutsche Unternehmen stellen in vielen Bereichen der photonischen Industrie die Weltmarktführer und kämpfen an vorderster Front.
Der Vortrag betrachtet die Fertigung optischer Freiformflächen, die großflächige Herstellung optischer Flächen und die Funktionsintegration in einem Bauteil unter Einhaltung gesteigerter Toleranzen. Die Fertigung von Freiformflächen mit optischen Oberflächen und Formtoleranzen im einstelligen Mikrometerbereich bringen die Maschinen und insbesondere die Steuerungstechnik und Software an ihre Grenzen. Werden solche Flächen mit hochgenauen Diamantfräsern gefräst, so sind während des Schlichtschnittes geringste Bahnabstände notwendig, um die Formhaltigkeit zu gewährleisten. Diese bringen konventionelle CAD-CAM-Module an ihre Auflösungsgrenzen und manche Maschinensteuerungen an die Grenzen verarbeitbarer Programmgrößen. Zusätzlich müssen Maschinentechnik und Maschinensteuerung die präzisen Positionen unter Vermeiden von Schwingungen und Positionierungenauigkeiten anfahren können.
Die großflächige Herstellung planer Flächen oder von Mikrostrukturen stellen die Maschinentechnik vor die Herausforderung langer Bearbeitungszeiten. Bis über eine Woche werden die Bauteile kontinuierlich bearbeitet. Während dieser Zeit müssen äußere Einflüsse soweit wie möglich abgehalten werden. Temperaturschwankungen, extern eingebrachte Schwingungen und Werkzeugverschleiß sind dabei die größten Herausforderungen. Bei Bauteilen mit Funktionsintegration kommen besondere Herausforderungen durch Materialmixe hinzu. Unterschiedliche Temperaturkoeffizienten und mechanische Eigenschaften erschweren die Bearbeitung und das Einhalten vorgeschriebener Qualitätsmerkmale. Lb/hw
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