TRR 4:
Process Chains for the Replication of Complex Optical Elements
Subject Area
Mechanical and Industrial Engineering
Materials Science and Engineering
Term
from 2001 to 2012
Project identifier
Deutsche Forschungsgemeinschaft (DFG) - Project number 5484947
Final Report Year
2012
Final Report Abstract
In der Vision dieses SFBs sollte die Prozesskette umfassend (holistisch) betrachtet werden, um Lösungen für eine Reduzierung bisher notwendiger Iterationen beim Durchlauf der Prozesskette zu ermöglichen. Das Erreichen dieser Vision erforderte die intensive Zusammenarbeit aller Teilnehmer einer Prozesskette, die in diesem SFB vollständig vertreten war: Werkzeugdesign, Formenbau, Hartstoffschichten, Replikation und Messtechnik. Neben den wissenschaftlichen Kompetenzen in den Teilprojekten wurden im Verlauf des SFB Kompetenzen von Industriepartnern und Gastwissenschaftlern eingebunden. Nur durch diese langjährige Zusammenarbeit war es möglich, Prozessschritte in einer Weise zu verbessern oder neu zu entwickeln, dass sie in der gesamten Prozesskette bestehen können. Hierzu gehörten die umfassende Kommunikation, die fortgeschrittene Datenverarbeitung, eine prozessnahe Messtechnik, prozessangepasste Werkstoffeigenschaften und schließlich auch deterministische Prozesse zur Formeinsatzherstellung und zur Replikation. Schließlich ist auch die Vereinfachung von Prozessketten durch Substitution einzelner Prozessschritte ein Mittel zur prädiktiven Fertigung von Optikkomponenten. Es wurde weiterhin erkannt, dass die Kommunikation aller an einer Prozesskette beteiligten Personen mindestens ebenso wichtig ist, wie die Technogien selbst. Wegen der gegenseitigen Abhängigkeit der Prozessschritte ist dies in besonderem Maße für Prozessketten gültig. Daher wurden neben den Technologien auch Methoden zur Unterstützung der Kommunikation entwickelt. Diese basieren zum Einen auf der für die Prozesskette erforderlichen Informationen (Prozesskettenmanager) und zum Anderen auf den im Verlauf des Projektes erstellten Veröffentlichungen (FactBook).
Seit Beginn dieses SFBs hat sich der Stand der Technik in diesem Bereich entscheidend weiterentwickelt. Auslöser war ein gewaltiger Bedarf an neuen innovativen Produkten und damit auch an entsprechenden Fertigungsverfahren – so wie es in der US-Studie „Harnessing Light“ und der „Deutsche Agenda Optische Technologien für das 21. Jahrhundert“ formuliert wurde. Dieser SFB und seine Mitglieder haben hierzu einen deutlichen Beitrag geleistet.
Publications
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Super Bright Light-Emitting Diode for Optical Roughness Characterization. CIRP Annals - Manufacturing Technology, Jahrgang 52, Ausgabe 1, 2003, Seiten: 455-458
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Ultra-Precision Diamond Cutting of Steel Molds. CIRP Annals – Manufacturing Technology, Jahrgang 55, Ausgabe 1, 2006, Seiten: 551-554
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Electrochemical Oxidation Analysis for Dressing Bronze-Bonded Diamond Grinding Wheels. Production Engineering, Jahrgang 1, Ausgabe 2, 2007, Seiten: 141-148
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Numerical Simulation Assisted Curve Compensation in Compression Molding of High Precision Aspherical Glass Lenses. Journal of Manufacturing Science and Engineering, Band 131, 2009, Seiten: 011014.1-6
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Removal mechanisms in polishing of silicon based advanced ceramics. CIRP Annals – Manufacturing Technology, Jahrgang 58, Ausgabe 1, 2009, Seiten: 491-494
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Comparison of nitride and noble metal coatings for precision glass molding tools. Key Engineering Materials, Band 438, 2010, Seiten: 9-16
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Diamond Machinable Sol-Gel Silica Based Hybrid Coatings for High Precision Optical Molds. Key Engineering Materials, Band 438, 2010, Seiten: 65-72
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FPGA-Based Control System for Highly Dynamic Axes in Ultra-Precision Machining. Proceedings of the ASPE Spring Topical Meeting, Boston, USA, 2010, Seiten: 17-22
Brecher, C.; Lindemann, D.; Merz, S.; Wenzel, C.
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Gasnitrocarburieren von Stählen zur Erzeugung dicker und porenarmer Verbindungsschichten für die Mikrozerspanung mit Diamantwerkzeugen. Journal of Heat Treatment and Materials, Jahrgang 65, Ausgabe 5, 2010, Seiten: 249-256
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Mechanical and Chemical Properties of Thick Hybrid Sol- Gel Silica Coatings from Acid and Base Catalyzed Sols. Journal of Sol-Gel Science and Technology, Jahrgang 54, Ausgabe 3, 2010, Seiten: 355-362
Mehner, A.; Dong, J.; Prenzel, T.; Datchary, W.; Lucca, D.A.
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Wire Electro Discharge Trueing and Dressing of Fine Grinding Wheels. CIRP Annals – Manufacturing Technology, Jahrgang 59, Ausgabe 1, 2010, Seiten: 235-238
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Interactive Online Process Management and Quality Control for Cross-Sited Production Process Chains. Proceedings of the IEEE International Conference on Industrial Engineering and Engineering Management, Singapore, 6.-9. Dezember, 2011, Seiten: 332-336
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Large scale atomic force microscopy for characterisation of optical surfaces and coatings. International Journal of Precision Technology, Jahrgang 2, Ausgabe 2/3, 2011, Seiten: 136-152
Stuerwald, S.; Schmitt, R.
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Laser Optical Characterization of Smooth Surfaces with Respect to Roughness and Defects in the Micrometer Range. Procedia Engineering, Band 19, 2011, Seiten: 235-240
Kruse, D.; Patzelt, S.; Dollinger, C.; Tausendfreund, A.; Goch, G.
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Präzisionspolieren von Mikro-Formeinsätzen. wt Werkstattstechnik online, Band 101, Ausgaben 11-12, 2011, Seiten: 758-764
Brinksmeier, E.; Riemer, O.; Krause, M.
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Chip Formation in Ultra-Precision Machining of Nitrocarburized Steels. Key Engineering Materials, Band 516, 2012, Seiten: 293-298
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Diamond micro chiseling of large-scale retroreflective arrays. Precision Engineering, Jahrgang 36, Ausgabe 4, 2012, Seiten: 650-657
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Influence of CO or CO2 as carbon donator on the development of the compound layer during nitrocarburizing of alloyed steels. Materials Performance and Characterization, Band 1, Ausgabe 1, 2012, Seiten: 11-21
Dong, J.; Hoffmann, F.; Klümper-Westkamp, H.; Zoch, H.-W.
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Review on diamond-machining processes for the generation of functional surface structures. CIRP Journal of Manufacturing Science and Technology, Jahrgang 5, Ausgabe 1, 2012, Seiten: 1-7
Brinksmeier, E.; Gläbe, R.; Schönemann, L.
DFG Programme
CRC/Transregios
International Connection
Denmark, USA
Completed projects
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D01 - Integrated Design of Optical Systems
(Project Head
Brecher, Christian
)
-
D02 - Entwicklung neuartiger Spritzgießwerkzeug- und Formteiltechnik für die Abformung hochgenauer Komponenten
(Project Head
Michaeli, Walter
)
-
F01 - Ultra-precision milling and grinding techniques for the generation of molds for complex optical elements
(Project Head
Brinksmeier, Ekkard
)
-
F02 - Polishing of Large-Scale Curved Surfaces
(Project Head
Klocke, Fritz
)
-
F03 - Development of polishing tools and kinematics for polishing of structured opto-functional areas
(Project Heads
Brinksmeier, Ekkard
;
Riemer, Oltmann
)
-
F04 - Zonal computer controlled polishing of ultra precision free-form-surfaces
(Project Head
Brecher, Christian
)
-
F05 - EDM and ECM Trueing and Dressing of Fine Grained Grinding Wheels
(Project Head
Klocke, Fritz
)
-
F06 - Manufacturing of Optical Quality Pyramidal Microcavities by Diamond Micro Chiselling
(Project Heads
Brinksmeier, Ekkard
;
Gläbe, Ralf
)
-
F07 - Diamond cutting of nitrocarburized steels for mold inserts
(Project Heads
Brinksmeier, Ekkard
;
Gläbe, Ralf
)
-
H01 - Abscheidung neuartiger schleif- und polierbarer Hartstoffschichten für Abformwerkzeuge
(Project Heads
Stock, Heinz-Rolf
;
Zoch, Hans-Werner
)
-
H02 - Hard sol-gel coatings by ion irradiation for optical molds
(Project Heads
Mehner, Andreas
;
Zoch, Hans-Werner
)
-
H03 - Technologische Grundlagenuntersuchungen zur Bearbeitbarkeit neu-synthetisierter Hartstoffschichten
(Project Heads
Brinksmeier, Ekkard
;
Preuss, Werner
)
-
H05 - Production of diamond machinable surface layers of steels by multi-sensor controlled nitrocarburizing processes
(Project Heads
Hoffmann, Franz
;
Zoch, Hans-Werner
)
-
M01 - Microtopography characterization of freeform and structured surfaces
(Project Head
Goch, Gert
)
-
M02 - Automated form-testing of ultra-precise components in tooling machines
(Project Head
Schmitt, Robert Heinrich
)
-
M03 - Non- Destructive Near Surface Analysis
(Project Head
Goch, Gert
)
-
M04 - High Resolution Surface Zone Analysis and Ion Beam Processing
(Project Head
Lucca, Don A.
)
-
M05 - Quality-oriented planning and improvement of cross-site production process chains
(Project Head
Schmitt, Robert Heinrich
)
-
R01 - Development of a system for moulding high precision optical plastics components by integration of adjustable mould inserts in the injection mould
(Project Heads
Hopmann, Christian
;
Michaeli, Walter
)
-
R02 - Precision molding of optical components with high form accuracy and surface quality
(Project Head
Klocke, Fritz
)
-
T01 - Ultrapräzise Diamantbearbeitung von Stahlformen für die Glas- und Kunststoffabformung
(Project Heads
Brinksmeier, Ekkard
;
Hoffmann, Franz
)
-
T02 - Lichtleiter aus Polymeren
(Project Head
Michaeli, Walter
)
-
T03 - Entwicklung von Prozessstrategien zur Generierung fehlerfreier Oberflächen bei der Polierbearbeitung von Werkzeugstählen
(Project Head
Klocke, Fritz
)
-
T04 - Fertigung großflächiger Anordnungen von Mikroretroreflektoren
(Project Head
Brinksmeier, Ekkard
)
-
T05 - Scannende Messung asphärischer Optiken mit hohem Öffnungsverhältnis
(Project Head
Schmitt, Robert Heinrich
)
-
T06 - Integration eines kompakten laseroptischen Oberflächen-Messsystems in einen Fertigungsprozess
(Project Head
Goch, Gert
)
-
T07 - Abrasive Vibration Polishing
(Project Heads
Brinksmeier, Ekkard
;
Riemer, Oltmann
)
-
T08 - Kombinierte Primär- und Vorsatzoptik aus Flüssigsilikonkautschuk für LED-Anwendungen
(Project Head
Hopmann, Christian
)
-
Z - Zentrale Aufgaben des SFB/Transregios
(Project Head
Gläbe, Ralf
)