Siliziumkarbidspiegel schneller, genauer und günstiger fertigen

Korrekturpolieren eines asphärischen Siliziumkarbidspiegels / Bildquelle: Fraunhofer IPT

Bei Spiegeln und anderen Präzisionskomponenten, die besonderen mechanischen Anforderungen unterliegen, dient Siliziumkarbid immer öfter als Ersatz für Metall und Glaskeramik. Beispiele für solche Anwendungen finden sich etwa in optischen Systemen für die Luft- und Raumfahrt oder für die Lithographie zur Halbleiterfertigung. Das Fraunhofer-Institut für Produktionstechnologie IPT entwickelt Schleif- und Polierprozesse für die hochpräzisen Komponenten.

Siliziumkarbid ersetzt immer öfter Metall und Glaskeramik, wenn Spiegel und Präzisionskomponenten besondere mechanische Anforderungen erfüllen sollen. Doch noch ist die Bearbeitung der optischen Elemente sehr zeitaufwändig und teuer. Die Fertigung der keramischen Oberflächen erfordert deshalb einen Wechsel in den Bearbeitungstechnologien, um solche Bauteile schneller, präziser und kostengünstiger herzustellen.

Noch ist das tatsächliche Einsatzspektrum von Siliziumkarbid-Optiken aufgrund der hohen Anforderungen begrenzt, doch das Fraunhofer IPT entwickelt das Ultrapräzisionsschleifen und Polieren von Siliziumkarbid kontinuierlich weiter, um Geometrie, Genauigkeit und Effizienz der Optiken für immer leistungsfähigere Anwendungen zu verbessern.

Auf der Optik-Fachmesse Optatec in Frankfurt am Main stellt das Fraunhofer IPT einen besonders leichtgewichtigen Siliziumkarbid-Spiegel aus, der innerhalb eines Forschungsprojekts gefertigt wurde. Dafür stimmten die Aachener Ingenieure gemeinsam mit Industriepartnern die gesamte Prozesskette zur Fertigung des Siliziumkarbidspiegels aufeinander ab:

Ziel der Prozessentwicklung am Fraunhofer IPT war es, die erforderliche hohe Formgenauigkeit bereits vor der Beschichtung zu erreichen, um die Schichtdicke für die Endbearbeitung zu reduzieren. Dazu wurde die optische Fläche durch ein Ultrapräzisionsschleifverfahren bearbeitet und anschließend poliert. Dann erfolgte beim Industriepartner die Siliziumbeschichtung und das Bauteil wurde zur finalen Formkorrektur abschließend poliert.

Das Fraunhofer IPT verfügt über eine langjährige Erfahrung bei der Optikfertigung, auch in der Bearbeitung sprödharter Werkstoffe wie Siliziumkarbid. Auf dieser Basis entwickeln die Aachener Forscher angepasste oder neue Bearbeitungsstrategien und Verfahrenskombinationen, mit denen sich hochgenaue keramische Komponenten und Spiegel mit einem erweiterten Geometriespektrum oder höheren Genauigkeiten herstellen lassen. Durch das NC-Formschleifen können auch Strukturen und Referenzflächen aufgebracht werden.

http://www.ipt.fraunhofer.de