Heißformgebung Glas
Fraunhofer-Institut für Werkstoffmechanik IWM
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Für die Serienproduktion von Optikelementen und Präzisionsbauteilen aus Gläsern entwickeln wir Heißformgebungsverfahren und Werkzeuge bis hin zur Pilotproduktion von Musterbauteilen. Schwerpunkte sind Verfahren zum Blankpressen präzisionsoptischer Linsen mit asphärischen Flächen aus optischen Gläsern, Heißprägen von optischen Komponenten bei kurzen Prozesszeiten und Verfahren zum Heißprägen von Mikrobauteilen mit Submikron-Oberflächenstrukturen. Für die Primärformgebung und Portionierung von Glasschmelzen entwickeln wir Verfahren zur Charakterisierung und Bewertung von Formenwerkstoffen und Beschichtungen.
- Leistungen
- Themen
- Publikationen
Leistungen
- Verfahrens- und Maschinenentwicklung für die Heißformgebung von Komponenten aus anorganischen Gläsern für Optik und Mikrotechnik
- Präzisions-Blankpressverfahren zur Herstellung von Optikkomponenten aus Spezialgläsern
- Schnelle Heißprägeverfahren für beidseitig geformte mikrooptische Komponenten und Replikation von Mikro- und Submikronstrukturen in Glas
- Untersuchung und Bewertung des Standzeit- und Verschleißverhaltens von Schichtwerkstoffen für Formwerkzeuge zur Präzisionsheißformung von Gläsern
- Untersuchung des Kontakt- und Klebeverhaltens von Formenwerkstoffen und Formenbeschichtungen bei der Heißformgebung von Glasschmelzen
- Untersuchung und Bewertung des Festigkeitsverhaltens von Bauteilen aus Glas
Themen
- Präzisions-Heißformgebung, Blankpressen
- Schnelle Heißprägeverfahren
- Numerische Simulation
- Klebe- und Verschleißverhalten
- Scherenschnitt
- Festigkeit von Gläsern
Präzisions-Heißformgebung, Blankpressen
Für die Herstellung von Komponenten aus optischen Gläsern für Anwendungen in der bildgebenden Präzisionsoptik werden isotherme Präzisions-Blankpressprozesse und Anlagenkomponenten weiterentwickelt. Mit hoher Reproduziergenauigkeit können Optikkomponenten mit komplexen optischen Wirkflächen (Asphären und Freiformflächen) hergestellt werden. Umfangreiche Erfahrungen zur Präzisions-Heißformgebung von Spezialgläsern zum Beispiel für Infrarotanwendungen (Chalkogenidgläser) liegen vor. Für experimentelle Untersuchungen stehen verschiedene Labor-Heißpressanlagen mit manueller und halbautomatischer Prozessdurchführung zur Verfügung.
Bewertung von Formenmaterialien für Glasheißformgebungsprozesse. (PDF)
Handhabung und Transport heißer Glaskugeln. (PDF)
Blankpressen von innovativen optischen Komponenten aus anorganischen Gläsern. (PDF)
Schnelle Heißprägeverfahren
Für die Produktion von hochwertigen optischen Komponenten aus Glas bei kurzen Prozesszeiten werden neue Heißprägeverfahren und entsprechende Anlagenkomponenten entwickelt. Komponenten mit beidseitig gepressten optischen Wirkflächen für Anwendungen in der optischen Sensortechnik und Laserstrahlformung können mit hoher Konturgenauigkeit bei Prozesszeiten von weniger als eine Minute heißgeprägt werden. Typische Komponenten sind Mikrolinsen, Linsenarrays und diffraktive optische Elemente DOE. Für experimentelle Untersuchungen zur Prozess- und Anlagenentwicklung stehen verschiedene Labor-Heißprägeanlagen zur Verfügung.
Schnelles Heißprägen: Innovative Technologie für höhere Fahrsicherheit. (PDF)
Numerische Simulation
Für die Optimierung der Prozessführung bei Präzisions-Heißformgebungsverfahren im Hinblick auf minimale Prozessdauer und minimale Konturabweichungen der gepressten Linsen werden Erstarrungs- und Schrumpfungsverhalten von heißen Gläsern beim Press- und Abkühlvorgang simuliert. Die Eingangsdaten für die Simulationsrechnungen für verschiedene Geometrieformen aus unterschiedlichen Glasarten werden experimentell in systematischen Untersuchungen zur Wirkung der einzelnen Prozessparameter ermittelt. Mit den Ergebnissen der Rechnungen werden die erforderlichen Konturen für die Bearbeitung der Formwerkzeuge zur Erreichung der geforderten Sollgeometrien dimensioniert.
Klebe- und Verschleißverhalten
Für die Charakterisierung und Bewertung des Klebe- und Standzeitverhaltens von Formenwerkstoffen und Formenbeschichtungen bei der Präzisions-Heißformgebung und für den Einsatz in der Primärformgebung von Glasschmelzen werden Prüfverfahren entwickelt und angewendet. Verschiedene Laborapparaturen stehen für praxisnahe Pressversuche und Langzeittests mit Glasschmelzen bei hohen Temperaturen zur Verfügung.
Klebe- und Abriebverhalten von Formenwerkstoffen für die Formgebung von Glasschmelzen. (PDF)
Scherenschnitt
Für die Portionierung von Glasschmelzen durch Trennung des zähflüssigen Glasstrangs am Speiser werden Verfahren entwickelt und die Ausbildung der Schnittmarken untersucht und bewertet. Für systematische Untersuchungen steht ein Labor-Glasschmelzofen mit Auslauf und eine servoelektrische Tropfenschere zur Verfügung.
Festigkeit von Gläsern
Zur Ermittlung der Festigkeiten von Gläsern und Bauteilen aus Glas mit modifizierten Oberflächen werden Verfahren entwickelt und angewendet. Mikroskopische Untersuchungen der Bruchursprünge und Bewertungen der ermittelten Kennwerte sind Grundlage für die Verbesserung der Bearbeitungs- und Veredelungsverfahren der Glasbauteile.
Publikationen
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Spezielle Veröffentlichungen:
- Hagen, J.; Burmeister, F.; Fromm, A.; Manns, P.; Kleer, G., Iridium coatings with titanium sub-layer deposited by RF magnetron sputtering: Mechanical properties and contact behavior with RoHScompliant glass melt, Plasma Processes and Polymers 6 (2009) 678-683
Fastmold Replikationstechnologie für optische Gläser
Für die Produktion hochwertiger mikrooptischer Komponenten wird eine neue Anlage entwickelt, mit der Glaskomponenten mit einem replizierenden Heißformgebungsverfahren bei kurzen Prozesszeiten in hoher Qualität und zu geringen Stückkosten hergestellt werden können.







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