Mikrostrukturierung für den optischen Formenbau
Mittels ultraschallunterstützter Werkzeugsysteme kann GEHÄRTETER Stahl direkt bearbeitet werden. Dadurch lassen sich mikrostrukturierte Formeinsätze ohne geometrische Einschränkung mit hoher Effizienz herstellen, beispielsweise für LED-Beleuchtungsoptiken.
Bild 1. Das ›UTS2‹ eignet sich zur Herstellung optischer Formeinsätze für LED-Beleuchtungsoptiken
Die rasante Verbreitung der LED-Beleuchtung erfordert komplexe optische Systeme zur kontrollierten Lichtführung. Eine Vielzahl an Anwendungen, beispielsweise die Gebäude- und Straßenbeleuchtung, Automobilscheinwerfer, Blitzlichter in Handykameras oder die Beleuchtung in technischen Geräten und Maschinen, stellen die Fertigung vor große Herausforderungen: Gefragt sind hochkomplexe Geometrien, eine zunehmende Geometrievielfalt sowie große Produktionsvolumina.
Fertigungsverfahren für optische Formeinsätze
Komplexe Kunststoffoptiken werden mittels Spritzgießen hergestellt. Für diesen Prozess werden optische Formeinsätze, deren Oberfläche die Negativform der herzustellenden Optik besitzt, benötigt. Die Formeinsätze können darüber hinaus sowohl symmetrische als auch nicht symmetrische Schwindungseffekte durch eine geschickte Kalkulation kompensieren. Daraus ergibt sich für den Formeinsatz eine komplexe Oberflächenbeschreibung. Meist handelt es sich um Freiformflächen, die häufig Mikrostrukturen aufweisen. Ein Fertigungsverfahren für optische Formeinsätze ist die Ultrapräzisionsbearbeitung mit einkristallinen Diamantschneiden. Stahl lässt sich aus verschleißtechnischen Gründen nicht mit Diamant bearbeiten. Daher werden Formeinsätze meist mit einer fehleranfälligen und weniger harten Nickel-Phosphor-Schicht versehen, die wiederum mit dem Diamanten bearbeitet werden kann.
Ultraschallunterstützt gehärteten Stahl bearbeiten
Eine weitere Möglichkeit ist die ultraschallunterstützte Bearbeitung mit dem ›UTS2‹ (Bild 1): Dieses Werkzeugsystem des Aachener Unternehmens Son-x erlaubt die direkte Zerspanung von gehärtetem Stahl mit Diamantwerkzeugen und unterbindet den sonst hinderlichen Werkzeugverschleiß. Das UTS2 versetzt das Diamantwerkzeug in eine lineare Schwingung mit einer Frequenz von mehr als 100 kHz, wodurch die Werkzeugstandzeit um ein Vielfaches verlängert wird. Gleichzeitig wird die Bearbeitungsgeschwindigkeit bei gleichbleibender Qualität maximiert, was wesentlich wirtschaftlicher ist. Durch die kompakte Bauweise kann das UTS2 in jede kommerziell erhältliche Präzisions- und Ultrapräzisionsmaschine integriert werden.
Hersteller
son-x GmbH
52074 Aachen
Tel. +49 241 8904-122
Fax +49 241 8904-6122
www.son-x.com