CMP-Polierverfahren für Freiformflächen und gezielter Minimierung von SSD-Strukturen

• Antragsteller: Professor Dr. Jens Bliedtner
• Fachliche Zuordnung: Spanende und abtragende Fertigungstechnik
• Förderung: Förderung seit 2023
• Projektkennung: Deutsche Forschungsgemeinschaft (DFG) - Projektnummer 518666024

Mit der Verfügbarkeit des Großgerätes "Intelligentes Freiform-Polierzentrum mit at-line SSD-Messtechnik" wurde im März 2022 die gerätetechnische Voraussetzung für das Vorhaben geschaffen. Ein wesentliches Ziel ist die Bereitstellung von neuartigen Polierwerkzeugen, die im Besonderen als Subaperturwerkzeuge eingesetzt werden sollen. In einem ersten Entwicklungsschritt ist die additive Fertigung von graduierten Werkzeugen vorgesehen, bei der sich der Härteverlauf kontinuierlich vom Werkzeugmittelpunkt nach Außen ändert. Ausgehend von der zu polierenden Oberfläche (Pfeilhöhenverlauf und Linsendurchmesser) werden Werkzeugdesigns entworfen und der resultierende Härteverlauf simuliert. In einem zweiten Entwicklungsschritt ist die Entwicklung von Polierwerkzeugen mit gebundenen Korn geplant. Das Materialdesign sieht eine Kunststoffmatrix aus Thermoplast (PU) vor, in der ein Abrasivanteil mit Ceroxid und eine feinkörnige Stützstruktur aus Zirkonoxidpartikeln zugemischt werden. Die neuen Polierwerkzeugdesigns ermöglichen die wissenschaftliche Erforschung eines neuartigen Chemisch-Mechanischen (CM) Polierprozesses mit gebundenem Korn. Die Erprobung des CM-Polierens mit gebundenen Polierwerkzeugen, erfolgt zunächst in einem deterministischen Polierprozess auf ebenen und schwach gekrümmten optischen Oberflächen und soll im Laufe des Projektes gezielt auf Freiformflächen übertragen werden. Ein weiteres Ziel ist die Bestimmung der erreichbaren Abtragsraten und Mikrorauheiten unter besonderer Berücksichtigung der mittelfrequenten Fehleranteile. Für die ausgewählten Freiformflächen soll ein Optimierungsschritt erfolgen, mit dem Ziel die mittelfrequenten Fehler zu minimieren. Im geplanten Vorhaben ist weiterhin die direkte Kopplung des Optical Coherence Tomography (OCT)-Systems mit dem Polierzentrum vorgesehen. Gelingt die topologische Zuordnung, der optischen Fläche zu den gemessenen und analysierten SubSurfaceDamage (SSD)-Strukturen, besteht die Möglichkeit Rückschlüsse auf die Entstehung der rissgeschädigten Zonen ziehen zu können. Geplant ist darüber hinaus die Entwicklung einer erweiterten mathematischen Bildauswerteanalyse, um SSD bis zu einer Tiefe von 3 bis 100 Mikrometer an Freiformflächen darstellen und diese SSD-Strukturen klassifizieren zu können.

• DFG-Verfahren: Sachbeihilfen