TRR 4: Prozessketten zur Replikation komplexer Optikkomponenten
Materialwissenschaft und Werkstofftechnik
Zusammenfassung der Projektergebnisse
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.
Projektbezogene Publikationen (Auswahl)
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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
Goch, G.; Patzelt, S.; Dressen, M.
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Maschinenintegrierte Ultrapräzisionsmessung optischer Funktionsflächen. tm - Technisches Messen. Jahrgang 71, Ausgaben 7-8, 2004, Seiten: 377-388
Dörner, D.; Schneefuß, K.
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Non-Destructive and Non-Contact Determination of Layer Thickness and Thermal Properties of PVD and Sol-Gel Layers by Photothermal Methods. CIRP Annals - Manufacturing Technology, Jahrgang 53, Ausgabe 1, 2004, Seiten: 471-474
Goch, G.; Prekel, H.; Patzelt, S.; Ströbel, G.; Lucca, D. A.; Stock, H. R.; Mehner, A.
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Polishing of Structured Molds. CIRP Annals – Manufacturing Technology, Jahrgang 53, Ausgabe 1, 2004, Seiten: 247-250
Brinksmeier, E.; Riemer, O.; Gessenharter, A.; Autschbach, L.
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Influence of the polishing process on the near-surface zone of hardened and unhardened steel. Wear, Band 258, Ausgaben 11-12, 2005, Seiten: 1794-1803
Klocke, F.; Dambon, O.; Capudi Filho, G.G.
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Precise Alignment of Workpieces Using Speckle Patterns as Optical Fingerprints. CIRP Annals - Manufacturing Technology, Jahrgang 54, Ausgabe 1, 2005, Seiten: 523-526
Goch, G.; Prekel, H.; Patzelt, S.; Faravashi, M.; Horn, F.
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A high volume presicion compression molding process of glass diffractive optics by use of a micromachined fused silica wafer mold and low Tg optical glass. Journal of Micromechanics and Microengineering, Jahrgang 16, Ausgabe 10, 2006, Seiten: 2000-2005
Yi, A. Y.; Chen, Y.; Pongs, G.; Klocke, F.; Grewell, D.; Benatar, A.
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Fast Integral Optical Roughness Measurement of Specular Reflecting Surfaces in the Nanometer Range. XVIII IMEKO World Congress, Metrology for a Sustainable Development, Rio de Janeiro, 2006, CD-ROM: TC2-4
Patzelt, S.; Horn, F.; Goch, G.
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Finishing of structured surfaces by abrasive polishing. Precision Engineering, Jahrgang 30, Ausgabe 3, 2006, Seiten: 325-336
Brinksmeier, E.; Riemer, O.; Gessenharter, A.
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NURBS Based Ultra-Precision Free-Form Machining. CIRP Annals – Manufacturing Technology, Jahrgang 55, Ausgabe 1, 2006, Seiten: 547-550
Brecher, C.; Lange, S.; Merz, M.; Niehaus, F.; Wenzel, C.; Winterschladen, M.; Weck, M.
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Ultra-precision diamond cutting of steel molds. CIRP Annals - Manufacturing Technology, Jahrgang 55, Ausgabe 1, 2006, Seiten: 551-554
Brinksmeier, E.; Gläbe, R.; Osmer, J.
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Ultra-Precision Diamond Cutting of Steel Molds. CIRP Annals – Manufacturing Technology, Jahrgang 55, Ausgabe 1, 2006, Seiten: 551-554
Brinksmeier, E.; Gläbe, R.; Osmer, J.
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Diamond Machining of Steel Molds for Optical Applications. Key Engineering Materials, Band 364-366, 2007, Seiten: 701-706
Brinksmeier, E.; Gläbe, R.
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Electrochemical Oxidation Analysis for Dressing Bronze-Bonded Diamond Grinding Wheels. Production Engineering, Jahrgang 1, Ausgabe 2, 2007, Seiten: 141-148
Klocke, F.; Klink, A.; Schneider, U.
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Planning, Control and Improvement of Cross-Site Production Process Chains. 40th CIRP International Seminar on Manufacturing Systems, Liverpool, UK, 30. Mai - 1 Juni, 2007
Schmitt, R.; Scharrenberg, C.
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Development of a force controlled polishing tool. Proceedings of the 10th euspen International Conference, Band 1, Zurich, Schweiz, Mai, 2008, Seiten: 438-442
Brecher, C.; Wenzel, C.; Tuecks, R.
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Finishing Complex Surfaces with Zonal Polishing Tools. Proceedings of the CIRP Conference on Manufacturing Systems: Manufacturing Systems and Technologies for the New Frontier 41st, Tokyo, Japan, May 26-28, 2008, Seiten: 445-448
Klocke, F.; Brecher, C.; Zunke, R.; Tuecks, R.
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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
Wang, F.; Chen, Y.; Klocke, F.; Pongs, G.; Yi, A.
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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
Klocke, F.; Zunke, R.
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Analysis of Defect Mechanisms in Polishing of Tool Steels. Production Engineering, Jahrgang 5, Ausgabe 5, 2010, Seiten: 475-483
Klocke, F.; Dambon, O.; Behrens, B.
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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
Klocke, F; Dambon, O.; Georgiadis, K.
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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
Mehner, A.; Dong, J.; Hoja, T.; Prenzel, T.; Mutlugünes, Y.; Brinksmeier, E.; Lucca, D.A.; Klaiber, F.
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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
Dong, J.; Hoffmann, F.; Hoja, S.; Klümper-Westkamp, H.; Zoch, H.-W.
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Imaging micro-optical components with short coherent digital holographic microscopy. Proceedings of the SPIE, Band 7717, 2010, Seiten: 77170O-77170O-8
Stuerwald, S.; Schmitt, R.
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Lichtleiter aus Polymeren. Zeitschrift Kunststofftechnik, Jahrgang 6, Ausgabe 2, 2010, Seiten: 65-91
Michaeli, W.; Heßner, S.
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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
Klink, A.
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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
Schmitt, R.; Becker, P.
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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
Osmer, J.; Gläbe, R.; Brinksmeier, E.
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Diamond micro chiseling of large-scale retroreflective arrays. Precision Engineering, Jahrgang 36, Ausgabe 4, 2012, Seiten: 650-657
Brinksmeier, E.; Gläbe, R.; Schönemann, L.
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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.