Gläser und Werkzeugwerkstoffe zum Präzisionsblankpressen

Linsen aus anorganischem Glas sind Optikkomponenten mit vielerlei Anwendungen. Sie verfügen im Gegensatz zu Kunststofflinsen über eine hohe Temperatur- und Korrosionsbeständigkeit. Allerdings sind die Herstellkosten aufgrund der anspruchsvollen Anforderungen, wie komplexe Geometrien kombiniert mit hoher Formgenauigkeit, relativ hoch. Weiterhin stoßen hier die konventionellen Verfahren, Schleifen und Polieren, bei großen Stückzahlen an ihre Grenzen. Als Alternative existiert ein neuartiges Herstellungsverfahren, das Präzisionsblankpressen, bei dem der Rohling direkt in die gewünschte Kontur der Linse gepresst wird.
Obwohl das Präzisionsblankpressen hinsichtlich der Komplexität der Geometrie und der Formgenauigkeit der hergestellten Linsen derzeit das optimale Verfahren darstellt, hat es sich bei der Optikherstellung nur bedingt etabliert. Dies liegt daran, dass die geeigneten Werkstoffe der Formeinsätze sowie die Zusammensetzung der zu pressenden Glassorten im Vorfeld nur empirisch ausgewählt werden können. Sowohl die Kosten der vorab erforderlichen Pressprozesse zur Bestimmung der geeigneten Glassorten als auch der Verschleiß der Formeinsätze beeinträchtigen die Wirtschaftlichkeit des Verfahrens.
Die systematische Vorauswahl der Gläser und Formeinsatzwerkstoffe war bisher nicht möglich, weil grundlegende Kenntnisse zum Umformverhalten der Gläser und Verschleißmechanismen der Formeinsätze fehlten. Ihre Erarbeitung war die Zielsetzung der vorliegenden Arbeit. Im Rahmen von Versuchen konnte gezeigt werden, dass für die Herstellung der Glaslinsen mit dem Präzisionsblankpressen ihre Zusammensetzung entscheidend ist. Umformgrad und Formfüllung nehmen mit zunehmendem Zwischenoxid- und Netzwandleranteil zu. Weiterhin wurde festgestellt, dass der Verschleiß der Hartmetalleinsätze durch Oxidation und Ätzung der in Glaskontakt stehenden Oberflächenbereiche hervorgerufen wird. Als Lösung hierfür bieten sich keramische Formeinsätze an. Sie verfügen über eine optische Oberflächequalität bis adhäsionsbedingte Glasanhaftung eintritt.
Anhand dieser neuen Kenntnisse besteht jetzt die Möglichkeit, sowohl die zu pressenden Gläser als auch die Formeinsatzwerkstoffe im Vorfeld auszuwählen, was zu deutlichen Zeit- und Kostenreduzierungen führt.