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10.10.2014 Dr.-Ing. Olaf Dambon, Fraunhofer IPT: Hart wie Diamant

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10.10.2014
Dr.-Ing. Olaf Dambon, Fraunhofer IPT: Hart wie Diamant
SAVE THE DATE
LASER World of PHOTONICS
Datum: 22. - 25.6.2015
Die Abteilung „Feinbearbeitung und Optik“ am Fraunhofer IPT
entwickelt Technologien zur Herstellung und Bearbeitung von
Präzisionskomponenten. Dazu zählen Optiken, Präzisionswerkzeuge und
Wafer für den Halbleiterbereich. Dr.-Ing. Olaf Dambon leitet seit 2006 die
Abteilung „Feinbearbeitung & Optik“.
1. Die beiden Satelliten Herschel und Planck sind 2009 mit
einem Siliziumkarbidspiegel von 3,5 Metern Durchmesser in den
Weltraum gestartet. Was qualifiziert das Material besonders für
Weltraumanwendungen?
Dr.-Ing. Olaf Dambon: Siliziumkarbid hat eine hohe Festigkeit
und Härte, eine relativ geringe Dichte und eine geringe thermische
Ausdehnung. Aufgrund dieser Eigenschaften ermöglicht der Werkstoff
die Konstruktion leichterer Spiegel im Vergleich zu anderen im Weltraum
eingesetzten Materialien. Wenn beim Start einer Rakete große Kräfte
wirken, spielen geringe Massen eine wichtige Rolle. Und auch den
großen Temperaturunterschieden im Weltraum – je nachdem, ob
die Körper der Sonne zugewandt oder abgewandt sind - hält das
Siliziumkarbid gut stand. Durch seine geringe Wärmeausdehnung
ist es gerade für optische Bauteile besonders geeignet, um deren
Funktionsfähigkeit sicherzustellen.
2. Welche weiteren Anwendungen profitieren von dem Material?
Dr.-Ing. Olaf Dambon: Überall da, wo hochpräzise Komponenten in
Kombination mit geringen Ausdehnungen, beziehungsweise Massen
benötigt werden, ist Siliziumkarbid gut einsetzbar. Zum Beispiel für
Strukturbauteile in Messgeräten, in der Halbleitertechnik aber auch für
Verschleißteile.
3. Welche Vorteile hat Siliziumkarbid gegenüber anderen Materialien wie
etwa Metall oder Glaskeramik?
URL: www.world-of-photonics.com/messe/branchenthemen/photonics-interview/interviewhart-wie-diamant.html
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Dr.-Ing. Olaf Dambon: Siliziumkarbid bringt vor allem eine sehr hohe
spezifische Festigkeit mit: Im Vergleich zu Zerodur können auch schon
die Halbzeuge sehr endkonturnah hergestellt werden.
4. Welche Schwierigkeiten gibt es bei der Bearbeitung des Materials?
Dr.-Ing. Olaf Dambon: Aufgrund seiner Härte – es ist nach Diamant
eines der härtesten Materialien – lässt sich Siliziumkarbid nur schleifen
und polieren. Die Bearbeitungszeiten sind daher relativ lang und die
Prozesse sehr aufwändig. Außerdem ist eine Menge Erfahrungswissen
notwendig, um das Material präzise zu bearbeiten.
5. Was ist das besondere an Ihrem Herstellungsverfahren?
Dr.-Ing. Olaf Dambon: Unsere Verfahren unterscheiden sich
grundsätzlich nicht besonders vom Stand der Technik. Wir setzen
ebenfalls Schleif- und Polierprozesse ein. Aber durch unsere jahrelangen
Erfahrungen im Bereich der sprödharten Materialbearbeitung schaffen wir
es, besonders hohe Form- und Oberflächengüten herzustellen.
6. Wie ist die Qualität des Siliziumkarbidspiegels verglichen mit den
besten Spiegeln aus Glas oder Glaskeramik. Welche Mikrorauhigkeit
weisen die Spiegel auf?
Dr.-Ing. Olaf Dambon: Es gibt unterschiedlichste Varianten des
Siliziumkarbids: Für Anwendungen im Weltraum hat sich unter anderem
eine faserverstärkte SiC-Keramik der ECM Engineered Ceramic
Materials GmbH durchgesetzt. Die erzielbaren Formgenauigkeiten
sind vergleichbar mit denen, die bei Glas oder Glaskeramik
erzielt werden. Die Oberflächengüten sind jedoch aufgrund der
Materialcharakteristik deutlich moderater. Üblicherweise werden RaWerte (arithmetischer Mittenrauwert) knapp unter 5 nm erzielt – bei
Glas oder Glaskeramik kommt man bis unter ein Nanometer Ra. Um
dennoch höhere Oberflächengüten zu erzielen, wird das Material nach
der Schleifbearbeitung mit Silizium beschichtet, das anschließend auf die
gewünschten Oberflächengüten poliert wird.
7. Mit welchen Durchmessern lassen sich Siliziumkarbid-Spiegel
wirtschaftlich fertigen?
Dr.-Ing. Olaf Dambon: Die Frage ist nicht allgemein zu beantworten, da
die Wirtschaftlichkeit immer vom Anwendungsfall abhängt. Technologisch
sind laut ECM bis zu 2,5m x 1,8m möglich.
Danke für das Interview.
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Mehr Informationen:
www.ipt.fraunhofer.de
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