Strukturierung optischer Oberflächen durch Diamant-Mikroschneiden

In der vorliegenden Dissertation aus dem Bereich der ultrapräzisen Fertigung optischer Oberflächen durch Mikrozerspanung mit Diamantwerkzeugen wird ein neues Verfahren zur Herstellung spiegelnder, prismatischer Mikrokavitäten entwickelt. Diese Kavitäten mit mikrooptischer Funktion werden als Strukturierung durch Spanen mit geometrisch bestimmter Schneide in eine vorgefertigte, optische Fläche mit makroskopischen Abmessungen eingebracht. Zu Beginn der Arbeit wird die Schnittkinematik entwickelt. Danach werden die zugehörigen Eingriffsgrößen systematisch hergeleitet und benannt. Dann folgt die Umsetzung als Fertigungsprozess durch Anpassung einer Werkzeugmaschine inkl. der Integration von in-situ Messtechnik, Erstellung von Diamantwerkzeugen und Erarbeitung von CAD/CAM-Software zur effizienten Programmierung der Werkzeugmaschine. Um die grundlegenden Zusammenhänge von Eingangsgrößen, Prozessgrößen und dem Arbeitsergebnis für das neue Fertigungsverfahren zu identifizieren und zu charakterisieren werden Zerspanversuche anhand von Referenzstrukturen durchgeführt. Dabei wird das Diamant-Mikroschneiden mit bestehenden Diamantzerspanverfahren verglichen und es werden die Unterschiede herausgearbeitet. Ausführlich werden dabei die Mechanismen des Werkzeugverschleißes untersucht, da dieser beim Diamant-Mikroschneiden besonders beachtet werden muss. Abschließend fließen die wissenschaftlichen Erkenntnisse in praxisnahe Strategien zur Fertigungsprozessgestaltung ein, deren Wirksamkeit durch die Erstellung diverser Strukturen u. a. hexagonaler Retroreflektoren nachgewiesen wird.