LASER 2007 – Präzisionsoptiken aus Quarzglas für Extrembedingungen

Glaspressen bei Temperaturen über 1000 °C

Optische Bauteile aus Quarzglas zeichnen sich durch eine hervorragende Lichtdurchlässigkeit aus und eignen sich besonders für Anwendungen in Hochtemperaturbereichen mit Wellenlängen von Infrarot bis Ultraviolett. Bisher wurden solche Komponenten entweder durch Schleifen und Polieren oder durch Ätzverfahren hergestellt. Diese Verfahren sind jedoch sehr aufwändig und nicht für die Serien-fertigung geeignet. Das Fraunhofer IPT verfügt seit kurzem über eine Anlage zum Glaspressen, mit der sich Quarzglasrohlinge aus reinem Siliziumoxid bei einer Temperatur von mehr als 1000 °C schnell und kostengünstig zu hochgenauen Präzisionsoptiken umformen lassen.

Kohlenstoff als Werkzeugmaterial

Nicht nur die Anlage hat dabei hohen Temperaturbelastungen standzuhalten, auch die eingesetzten Werkzeuge müssen ihre optische Oberflächenqualität bewahren. Übliche Werkzeuge aus Hartmetall sind für solche hohen Temperaturen nicht geeignet. Daher setzen Fraunhofer IPT und Aixtooling hier auf Formwerkstoffe aus Kohlenstoffbasis, so genanntem „Glassy Carbon“, das glasartige und keramische Eigenschaften mit denen des Graphits vereint. Der Werkstoff übersteht nicht nur die starken Temperaturschwankungen und besitzt ein ähnliches thermisches Ausdehnungsverhalten wie das Quarzglas, sondern ist auch extrem beständig gegenüber Korrosion und hohen Presskräften von mehreren tausend Newton.

Die Presswerkzeuge aus Glassy Carbon erzielen Formgenauigkeiten von wenigen hundert Nanometern und Oberflächengüten im Bereich weniger Nanometer. Mit ihnen lassen sich innerhalb von 30 Minuten komplex geformte sphärische und asphärische Bauteile aus Quarzglas pressen, die in der optischen Qualität den Formwerkzeugen entsprechen.

Ihr Ansprechpartner

Dr.-Ing. Thomas Bergs
Fraunhofer-Institut für
Produktionstechnologie IPT
Steinbachstr. 17
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