NSF/DFG Collaboration Brinksmeier/Riemer/Lucca: "Ultra-Precision Machining and Near Surface Damage Evolution in Single Crystal Fluorides for Advanced Optics"

• Antragsteller: Dr.-Ing. Oltmann Riemer
• Fachliche Zuordnung: Spanende und abtragende Fertigungstechnik ; Herstellung und Eigenschaften von Funktionsmaterialien
• Förderung: Förderung von 2017 bis 2022
• Projektkennung: Deutsche Forschungsgemeinschaft (DFG) - Projektnummer 387318746

• Erstellungsjahr: 2023

Zusammenfassung der Projektergebnisse

Das übergeordnete Ziel des Forschungsvorhabens war die Untersuchung des Zusammenhangs zwischen der optischen Leistungsfähigkeit von monokristallinem Kalziumfluorid und der durch die Diamantbearbeitung verursachten Randzonenschädigungen. Im Rahmen des Projekts wurden zunächst Spannvorrichtungen entwickelt, um z. B. die Ausrichtung der Proben und somit Hobelversuche ohne Vorbearbeitung zu ermöglichen. Darüber hinaus wurden verschiedene Spannvorrichtungen für Off-Axis-Diamantdrehversuche sowie zwei Vorbearbeitungsstrategien qualifiziert. Diese ermöglichen die Vorbearbeitung von Proben mit einer Oberflächenrauhheit von weniger als 1 nm und minimalen Randzonenschädigungen. Auf der Grundlage der Vorbearbeitung wurden weitergehende Diamantdrehversuche durchgeführt und es konnten Oberflächenrauheiten im niedrigen einstelligen Nanometerbereich generiert werden. Analysen der Randzone mittels Transmissionselektronenmikroskopie zeigten eine Beeinflussung des Kristallgitters in der Randzone, meist begrenzt auf unter 110 nm. Die Beeinflussung des Kristallgitters ist durch Versetzungen und eine Rotation des Kristallgitters in Vorschubrichtung geprägt. Die optischen Eigenschaften der bearbeiteten Proben wurden mit Hilfe von Transmissionsmessungen charakterisiert. Diese zeigten einen messbaren Einfluss der Bearbeitungsparameter und der daraus resultierenden Randzonenbeschaffenheit auf die Transmissivität der Proben.

Projektbezogene Publikationen (Auswahl)

• Development of a manual multiaxes work-piece adjustment system for ultraprecision diamond machining, euspen’s 19th International Conference & Exhibition, 2019, ISBN: 978-0-9957751- 4-5
  H. Shizuka, K. Rickens, O. Riemer & D. A. Lucca
  
• Analysis of surface integrity of orthogonal diamond cut single-crystal Calcium Fluoride for ultraviolet and vacuum ultraviolet wavelength applications, euspen’s 20th International Conference & Exhibition, 2020, ISBN: 978-0-9957751-7-6
  K. Rickens, O. Riemer & D. A. Lucca
  
• Ultra-Precision Machining: Cutting With Diamond Tools. Journal of Manufacturing Science and Engineering, 142(11).
  Lucca, D. A.; Klopfstein, M. J. & Riemer, O.
  
• Influence of clamping technique on the resulting surface roughness in diamond machining of CaF2, euspen’s 22nd International Conference & Exhibition, 2022, ISBN: 978-1-9989991- 1-8
  B. Adam, O. Riemer, K. Rickens, D. A. Lucca & M. Tunesi