SPOK - Smarte Produktion optischer Komponenten: eine durchgängige Prozesskette zur wirtschaftlichen Herstellung mikrooptischer Bauteile und Systeme bei kleinen bis mittleren Stückzahlen : Laufzeit des Vorhabens: 1. Januar 2008 bis 31. Dezember 2010 : Schlussbericht zum BMBF-Verbundprojekt
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| Format: | Buch |
| Sprache: | Deutsch |
| Veröffentlicht: |
Braunschweig
Technische Universität Braunschweig, Institut für Füge- und Schweißtechnik
2011
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| Schriftenreihe: | Forschungsberichte des Instituts für Füge- und Schweißtechnik
Band 28 |
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INHALTSVERZEICHNIS
VORWORT 5
INHALTSVERZEICHNIS 7
ABBILDUNGSVERZEICHNIS 13
TABELLENVERZEICHNIS 23
EINLEITUNG 25
1 AUSGANGSSITUATION UND STAND DER TECHNIK 29
1.1 EINFUEHRUNG 29
1.2 PRODUKTION OPTISCHER KOMPONENTEN 30
1.2.1 MONTAGE VON MIKROOPTISCHEN SYSTEMEN 31
1.2.2 JUSTIERUNG VON MIKROOPTISCHEN SYSTEMEN 32
1.2.3 FASSUNGEN OPTISCHER BAUELEMENTE 34
1.2.4 MONTAGEUMGEBUNG FUER AUTOMATISIERTE PROZESSE 35
1.2.5 SCHLEIFEN VON OPTIKEN 36
1.2.6 POLITUR OPTISCHER OBERFLAECHEN 37
1.2.7 BESCHICHTEN UND VERGUETEN 38
1.2.8 WERKZEUGWECHSELEINRICHTUNG FUER DIE MONTAGE 42
2 INNOVATIVES KONZEPT ZUR WIRTSCHAFTLICHEN HERSTELLUNG MIKROOPTISCHER
BAUGRUPPEN 45
2.1 DURCHGAENGIGE LOESUNG VOM ROHLING BIS ZUR BAUGRUPPE 45
2.1.1 PRINZIPIELLER ABLAUF DER OPTIKFERTIGUNG 46
2.1.2 ABLAUF DER OPTIKFERTIGUNG BEI SPOK 46
2.1.3 GROSSE BANDBREITE OPTISCHER PRODUKTE 47
2.1.4 DER SPANNRAHMEN 47
2.2 INNOVATIVE TECHNIKEN FUER DIE HERSTELLUNG VON MIKROOPTIKEN 48 2.2.1
STOFFSCHLUESSIGE SPANNTECHNIK FUER MIKROLINSEN 48
2.2.2 SPANNSYSTEM MIT WENDEVORRICHTUNG ZUR BEARBEITUNG IN EINER
AUFSPANNUNG 49
2.2.3 FORMGEBUNDENE FEINSTBEARBEITUNGSWERKZEUGE UND BEARBEITUNGSZELLE
FUER DIE SPANENDE HERSTELLUNG VON MIKROLINSEN, ARRAYS UND -PRISMEN 49
2.2.4 NANOPOROESE ANTIREFLEXBESCHICHTUNG 49
2.2.5 KOMPAKTE, VERKETTETE FERTIGUNGSMODULE FUER DIE MIKROOPTIKPRODUKTION
49
2.3 SMARTE PRODUKTION OPTISCHER KOMPONENTEN - SPOK 50
2.4 ENDOSKOPKOPPLER ALS DEMONSTRATOR 50
3 FASSUNG DER GLASROHLINGE DURCH STOFFSCHLUESSIGES VERBINDEN 53
3.1 KONZEPTIONELLE UEBERLEGUNGEN ZUM FUEGEN VON GLASROHLING UND
SPANNRAHMEN 53
BIBLIOGRAFISCHE INFORMATIONEN HTTP://D-NB.INFO/1017996342
DIGITALISIERT DURCH
IMAGE 2
SPOK - SMARTE PRODUKTION OPTISCHER KOMPONENTEN
3.1.1 KONVENTIONELLE OPTIKFERTIGUNG 53
3.1.2 OPTIKFERTIGUNG IM PROJEKT SPOK 54
3.2 AUSLEGUNG DER SPANNRAHMEN ZUM STOFFSCHLUESSIGEN SPANNEN 55 3.3
HERSTELLUNG DER SPANNRAHMEN 57
3.4 ANALYSE UND AUSWAHL GEEIGNETER KLEBSTOFFSYSTEME UND KLEBSTOFFE 58
3.4.1 VORGEHENSWEISE BEI DER KLEBSTOFFAUSWAHL 59
3.4.2 AUSGEWAEHLTE KLEBSTOFFE 60
3.5 AUSWAHL DES VERFAHRENS FUER KLEBSTOFFAUFTRAG UND -DOSIERUNG 63 3.5.1
FUEGEREIHENFOLGE 63
3.5.2 AUSWAHL EINER DOSIERMETHODE 64
3.6 DESIGN VON FUEGEVORRICHTUNGEN ZUR PROZESSUNTERSUCHUNG 64 3.6.1
VORRICHTUNG ZUR UNTERSUCHUNG DES SPALTFUELLVERHALTENS 64 3.6.2
VORRICHTUNG ZUR HERSTELLUNG DER LOESUNGSMITTELPROBEN 65 3.6.3 VORRICHTUNG
ZUR UNTERSUCHUNG DER SELBSTZENTRIERUNG 66 3.6.4 VORRICHTUNG ZUR
UNTERSUCHUNG VON DOSIERUNGSSZENARIEN 66 3.7 EXPERIMENTELLE
UNTERSUCHUNGEN ZUM KLEBVERFAHREN 68
3.7.1 VERSUCHE ZUM FLIESSVERHALTEN DER KLEBSTOFFE 68
3.7.2 VERSUCHE ZUR SELBSTZENTRIERUNG 72
3.7.3 VERSUCHE ZU KLEBSTOFFAUFTRAGSSZENARIEN UND KLEBSTOFFMENGEN... 73
3.7.4 LOESUNGSMITTELBESTAENDIGKEIT DER KLEBUNG 74
3.7.5 UNTERSUCHUNGEN ZUR FESTIGKEIT DER KLEBVERBINDUNG 78 3.8
FEM-SIMULATION VON SPANNUNGEN UND VERFORMUNGEN 82
3.8.1 WERKSTOFF- UND MODELLDATEN SOWIE RANDBEDINGUNGEN 83 3.8.2
SIMULATION DER ENTSTEHENDEN SPANNUNGEN 84
3.8.3 SIMULATION VON VERSCHIEBUNGEN UND VERFORMUNGEN 86 3.8.4 BEWERTUNG
DER SIMULATIONSERGEBNISSE 87
3.9 AUTOMATISIERTE FUEGEVERFAHREN 88
3.9.1 AUTOMATISIERUNG DER TEILE UND MATERIALZUFUHR 88
3.9.2 AUTOMATISIERUNG DES FUEGEPROZESSES VON GLASROHLING UND SPANNRAHMEN
DURCH KLEBEN 89
3.9.3 BEWERTUNG DER AUTOMATISIERUNG DES FUEGEPROZESSES 90 3.10 MONTAGE
VON BAUGRUPPEN 90
3.10.1 MONTAGE NACH DEM STAPELPRINZIP 90
3.10.2 AUTOMATISIERTE MONTAGE VON BAUGRUPPEN 91
3.11 ZUSAMMENFASSUNG UND AUSBLICK 92
SPANN- UND BEARBEITUNGSAUTOMATION 95
4.1 AUTOMATISIERTES SPANN- UND HANDLINGSYSTEM ZUR BEIDSEITIGEN
BEARBEITUNG DER OPTIK IN EINER AUFSPANNUNG 95
4.1.1 ENTWICKLUNG SPEZIELLER SPANNZANGEN 96
4.1.2 SPANNDRUCKERZEUGUNG 97
4.1.3 BERECHNUNG DER LEBENSDAUER 101
4.1.4 PRAEZISE DREHUNG AUF BEARBEITUNGSPOSITIONEN 102
4.1.5 POSITIONSSICHERUNG 106
4.1.6 GESAMTAUFBAU 108
4.2 ENTWICKLUNG DER HANDHABUNGS- UND BESTUECKUNGSTECHNIK 109 4.2.1
BISHERIGER AUFBAU UND AUSGANGSSITUATION DES ON-TABLE-SCARA 110
IMAGE 3
INHALTSVERZEICHNIS
4.2.2 NEU ENTWICKELTES GELENKMODUL 116
4.2.3 NEU ENTWICKELTE VERBINDUNGSTECHNOLOGIE AN DEN VERBINDUNGSARMEN 119
4.2.4 NEU ENTWICKELTE WERKZEUGACHSE 120
4.2.5 GESAMTAUFBAU 122
4.3 KONZEPTION EINER AUTOMATISIERUNGSLOESUNG FUER DIE MECHANISCHE
BEARBEITUNG OPTISCHER BAUTEILE 122
FEINBEARBEITUNG OPTISCHER KOMPONENTEN 125
5.1 EINLEITUNG 125
5.2 SCHLEIFEN SPROEDHARTER WERKSTOFFE 126
5.3 ZIELSETZUNG BEI DER FEINBEARBEITUNG UND ANFORDERUNGEN AN DIE
MIKROOPTISCHEN KOMPONENTEN 127
5.4 EINTEILUNG UND PHYSIKALISCHE EIGENSCHAFTEN OPTISCHER GLAESER 128 5.5
HERSTELLUNG DER SPANNRINGE FUER GLASROHLINGE 129
5.6 EINGESETZTES MIKROBEARBEITUNGSZENTRUM 130
5.7 MESSMITTEL KONFOKALMIKROSKOP 131
5.8 SCHLEIFWERKZEUGE ZUR HERSTELLUNG OPTISCHER KOMPONENTEN 132 5.9
ENTWICKLUNG UND TEST VON MIKROSCHLEIFWERKZEUGEN UND -PROZESSEN 133 5.9.1
KINEMATIK DES SCHLEIFPROZESSES 133
5.9.2 SCHLEIFEN MIT DIAMANTSCHLEIFSTIFTEN 135
5.9.3 SCHLEIFEN MIT CVD-DIAMANT-SCHLEIFSTIFTEN 136
5.10 POLIERWERKZEUGE ZUR HERSTELLUNG OPTISCHER KOMPONENTEN 140 5.10.1
POLIEREN MIT POLIERSTIFTEN MIT GEBUNDENEN KOEMERN 141 5.10.2 POLIEREN MIT
POLIERSTIFT UND SUSPENSION 149
5.11 SENSORIK BEIM SCHLEIFEN UND POLIEREN VON GLASLINSEN 152
5.12 REINIGUNG UND VERMESSEN DER GLASLINSEN 153
5.13 ZUSAMMENFASSUNG UND AUSBLICK 153
KORREKTURSCHLEIFEN UND POLIEREN VON LINSEN 157
6.1 DAS *PFLICHTENHEFT 157
6.2 ERFORDERLICHE MASCHINENTECHNIK 157
6.3 ANFORDERUNGEN AN MATERIAL UND WERKZEUG 160
6.3.1 FESTLEGUNG UND VORFERTIGUNG DES ROHLINGS 161
6.3.2 AUSWAHL DER SCHLEIFGEOMETRIE 162
6.3.3 PROZESSKETTE BEI DER HERSTELLUNG DER LINSE 164
6.4 HERSTELLEN DER LINSE 164
6.4.1 VORBEARBEITUNG 164
6.4.2 SCHRUPPBEARBEITUNG 166
6.4.3 SCHLICHTBEARBEITUNG 168
6.5 QUALIFIKATION DER OPTISCHEN OBERFLAECHE 169
6.5.1 TECHNISCHE ERGEBNISSE 170
6.6 WIRTSCHAFTLICHE VERWERTUNG 170
NANOPOROESE ANTIREFLEXBESCHICHTUNG 173
7.1 EINLEITUNG 173
9
IMAGE 4
SPOK - SMARTE PRODUKTION OPTISCHER KOMPONENTEN
7.1.1 PHYSIKALISCHE GRUNDLAGEN 175
7.1.2 INHOMOGENE MEDIEN - EFFEKTIVE BRECHZAHL 177
7.1.3 GRUNDLAGEN ZU AR-SCHICHTEN AUF POLYMERBASIS 177
7.1.4 GRUNDLAGEN ZU AR-SCHICHTEN AUF SILIZIUMDIOXIDBASIS 179 7.2
ERZEUGUNG UND CHARAKTERISIERUNG VON NANOPOROESEN ANTIREFLEXSCHICHTEN180
7.2.1 VERSUCHSAUFBAU FUER DIE BESCHICHTUNGEN MITTELS SPIN-COATING... 180
7.2.2 BESCHICHTUNG VON PLANSUBSTRATEN AUS QUARZGLAS 180 7.2.3
BESCHICHTUNG VON PLANKONVEX- UND PLANKONKAV-LINSEN 185 7.2.4
UNTERSUCHUNG DER HALTBARKEIT UNTER ERHOEHTEN LEISTUNGSDICHTEN BEI
ANWENDUNGEN DER BELEUCHTUNGSTECHNIK, MESSTECHNIK UND
LASERTECHNIK 188
7.2.5 UNTERSUCHUNG DER KRATZFESTIGKEIT UND REINIGUNGSBESTAENDIGKEIT 191
7.2.6 UNTERSUCHUNG DER TEMPERATURSTABILITAET 193
7.3 AUFBAU EINER REINIGUNGS- UND BESCHICHTUNGSZELLE 194
7.3.1 UNTERSUCHUNG VON REINIGUNGSVERFAHREN 194
7.3.2 AUFBAU EINES LOKALEN REINRAUMMODULS 195
7.3.3 PROZESSKONTROLLE 198
7.4 ZUSAMMENFASSUNG UND AUSBLICK 199
8 MODULARE MONTAGEPLATTFORM IM DESKTOP-FACTORY FORMAT 201
8.1 AUFGABENSTELLUNG DER FIRMA MILASYS 201
8.1.1 ZIEL DES TEILPROJEKTES 202
8.1.2 PLANUNG UND ABLAUF DES VORHABENS 202
8.2 ERZIELTES ERGEBNIS DER FIRMA MILASYS 202
8.2.1 AUTOMATISIERUNG VON TEILE- UND MATERIALZUFUHR 202
8.2.2 PRUEFPROZESSE VOR MONTAGEVORGAENGEN 203
8.2.3 STOFFSCHLUESSIGES FUEGEN DER LINSENROHLINGE MIT DEN SPANNRAHMEN 204
8.2.4 HANDHABUNGS- UND BESTUECKUNGSTECHNIK IN DER FEINSTBEARBEITUNGSZELLE
205
8.2.5 KOMPAKTE REINIGUNGS- UND BESCHICHTUNGSZELLE 207
8.2.6 MONTAGEPLATTFORM IM DESKTOP-FACTORY-FORMAT 208
8.3 NUTZEN FUER DAS UNTERNEHMEN UND VERWERTBARKEIT DES ERGEBNISSES 209
8.4 AUFGABENSTELLUNG DER FIRMA MPH 210
8.4.1 ZIELE DES TEILPROJEKTES 210
8.4.2 PLANUNG UND ABLAUF DES VORHABENS 211
8.5 ERZIELTES ERGEBNIS DER FIRMA MPH 211
8.5.1 AUTOMATISIERUNG VON TEILE- UND MATERIALZUFUHR 211
8.5.2 AUTOMATISIERUNG DER MONTAGEABLAEUFE MIT KLEBTECHNIK 213 8.5.3
MONTAGEPLATTFORM IM DESKTOP-FACTORY-FORMAT 216
8.6 NUTZEN FUER DAS UNTERNEHMEN UND VERWERTBARKEIT DES ERGEBNISSES 222
ERGEBNISBEWERTUNG UND AUSBLICK 223
POTENZIAL DER NEU ENTWICKELTEN TECHNOLOGIEN 223
MARKTGERECHTE KONZEPTIONEN FUER DEN WIRTSCHAFTLICHEN ERFOLG 225 AUSBLICK
225
ERFOLGTE UND GEPLANTE VEROEFFENTLICHUNGEN 226
10
IMAGE 5
INHALTSVERZEICHNIS
LITERATURVERZEICHNIS 227
LITERATURVERZEICHNIS ZU KAPITEL 1 227
LITERATURVERZEICHNIS ZU KAPITEL 3 228
LITERATURVERZEICHNIS ZU KAPITEL 5 229
LITERATURVERZEICHNIS ZU KAPITEL 7 229
11
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| title | SPOK - Smarte Produktion optischer Komponenten eine durchgängige Prozesskette zur wirtschaftlichen Herstellung mikrooptischer Bauteile und Systeme bei kleinen bis mittleren Stückzahlen : Laufzeit des Vorhabens: 1. Januar 2008 bis 31. Dezember 2010 : Schlussbericht zum BMBF-Verbundprojekt |
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