Wear analysis of glassy carbon in the fused silica molding process depending on the surface quality of the glassy carbon
Final Report Abstract
Zusammenfassend lässt sich sagen, dass sich der hypothetische Einfluss der Endbearbeitung der Glaskohlenstoffformwerkzeuge auf das Verschleißverhalten beim Quarzglasformen als richtig erwiesen hat. Dennoch bleibt die klare Korrelation der vermuteten Verschleißmechanismen mit denen der Verschleißentwicklung ungeklärt, da sich die Erwartungen an die verschiedenen Oberflächentopografien hinsichtlich ihres Verschleißverhaltens als nicht korrekt erwiesen haben. Ein weiteres Ziel dieses Projektes war die Ableitung von Maßnahmen zur Optimierung der Standzeit der Werkzeuge. Dieses Ziel wurde aus den o.g. Gründen nur teilweise erreicht, da noch keine umfassenden deduktiven Erklärungsansätze generiert werden konnten. Bevor die allgemeine Annahme der Adhäsionsentwicklung durch Schubspannungen und Kohäsionsbruch aufgehoben wird, sollte ein möglicher Nachteil der experimentellen Durchführung bzw. Auswertung berücksichtigt werden: Dies könnte die Oberflächenbewertung mittels einfacher profilometrischer Werte sein. Da profilometrische Werte Imperfektionen wie Kratzer, Dellen, Ausbrüche, Welligkeit etc. auf verschiedenen Maßstäben nicht unterscheiden können (d.h. eine Oberfläche mit mehreren kleinen unendlichen Kratzern kann zu demselben Ra-Wert führen wie eine makellose Oberfläche mit einem einzelnen Krater), könnte sich herausstellen, dass eine klare Unterscheidung zwischen „guten“ und „schlechten“ Oberflächen (z.B. Fall A bzw. Fall B) überdacht werden muss. Eine mögliche Lösung im Sinne einer anspruchsvolleren Oberflächenqualifikation könnte eine Analyse mittels „Power spectral density“ (PSD) sein, einem Algorithmus, der auf einer Fourier-Transformation des Oberflächenprofil basiert. Eine klare Unterscheidung zwischen Kratzern, Vertiefungen, Ausbrüchen, Anhaftungen, Agglomerationen usw. könnte ermöglicht werden. Eine PSD-Wiederaufbereitung der gesammelten Rohdaten wird in naher Zukunft durchgeführt, um zuverlässigere Zusammenhänge zwischen Oberflächengüte und Verschlechterung der Werkzeuge zu finden. Darüber hinaus könnte eine FEM-Simulation weitere Hinweise auf die Kontaktsituation geben. Im Hinblick auf die Konvergenz mit dem realen Problem sollten Auszüge aus den realen Oberflächentopografien die Werkzeugschnittstelle im Simulationsmodell bilden. Weiterhin wurden vereinzelt die Produkte chemischer Reaktionen gefunden. Eine Analyse mit empfindlicherer Messtechnik wird in naher Zukunft angestrebt.
Publications
- Precision Glass Molding of Fused Silica Optics. In: Proceedings of the EUSPEN 18 International Conference & Exhibition of the European Society for Precision Engineering and Nanotechnology, Venedig, Italien, 4. – 8. Juni 2018; S. 245-246
Friedrichs, M.; Dambon, O.; Pongs, G.; Zhang, L.; Yi, A.Y.; Klocke, F.
- Influence of Glassy Carbon Surface Finishing on Its Wear Behavior during Precision Glass Moulding of Fused Silica. In: MDPI Materials, 2019, 12, 692
Grunwald, T.; Wilhelm, D. P.; Dambon, O.; Bergs, T.
(See online at https://doi.org/10.3390/ma12050692) - Layout and Analysis of Fused Silica Precision Glass Molding Process. Vortrag, OASIS7 Conference on Optronics, Tel-Aviv, Israel, 01. – 02. April 2019
Grunwald, T.; Bergs, T.
