Optische Technologien werden als Schlüsseltechnologien des 21. Jahrhunderts bezeichnet, welche Potenziale in nahezu allen Zukunftsbranchen für neue Anwendungen – und damit Wachstum – bergen. Bei der Herstellung optischer Komponenten stehen Kunststoffe im wirtschaftlichen Wettbewerb zum Werkstoff Glas. Die Herstellung im Spritzgieß- und -prägeverfahren erlaubt dabei die Fertigung in hoher Qualität und zu einem vergleichsweise günstigen Preis in nur einem Verarbeitungsschritt. Da die optische Qualität von Kunststoffoptiken neben ihren inneren Eigenschaften, wie Eigenspannungen und Orientierungen, maßgeblich durch die Formgenauigkeit beeinflusst wird, stellt die Herstellung optischer Komponenten aus Kunststoff eine besondere Herausforderung für Werkzeug, Maschine und Prozess dar.
Für die Herstellung von dickwandigen optischen Komponenten eignet sich insbesondere das Spritzpägeverfahren. Hierbei wird der Prägedruck flächig aufgebracht, wodurch eine hohe Abformgenauigkeit bei gleichzeitig homogenen inneren Eigenschaften erzielt wird. Daher werden in dieser Arbeit unterschiedliche Prägevarianten zur Herstellung sphärischer und asphärischer Linsen untersucht. Hierzu wird zunächst ein entsprechendes Spritzprägewerkzeug entwickelt. Die anschließende Prozessanalyse zeigt, dass die Bauteilqualität insbesondere durch die Wahl einer ausreichenden Prägezeit und durch das eingestellte Druckniveau bzw. den Verlauf des Prägedrucks beeinflusst wird. Sowohl die Beachtung von Gestaltungsrichtlinien bei der Auslegung der optischen Komponenten als auch die Berücksichtigung von Materialeigenschaften während der Prozessführung bieten ein großes Potenzial, Fehler während der Prozesskette zu minimieren und die geforderten Anforderungen zu erfüllen.
Zur Charakterisierung des Herstellprozesses erlaubt die Ermittlung von Prozesskennwerten und deren Korrelation mit Qualitätskennwerten eine Aussage über die erzielte Formteilqualität bereits während des Herstellprozesses. Mit dieser Methode ist eine schnelle Rückkopplung der Bauteilqualität möglich, um korrigierend in den Prozess eingreifen zu können.
Aktualisiert: 2019-04-02
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