Potenziale und Grenzen des Mikroschneidens zur Herstellung optischer Funktionsflächen

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Die Herstellung von Mikrostrukturen auf optischen Bauteilen hat in den letzten Jahren an Bedeutung gewonnen, insbesondere bei der Replikation miniaturisierter Prismenstrukturen für hochgenaue Retroreflektoren. Herkömmliche ultrapräzise Fertigungsverfahren wie Drehen oder Fräsen sind hier oft nicht anwendbar. Das im Labor für Mikrozerspanung entwickelte Verfahren „Mikroschneiden“ schließt diese Lücke. Es ermöglicht die Herstellung räumlich begrenzter Mikrostrukturen mit diskontinuierlicher Geometrie in optischer Qualität durch eine neuartige Verfahrenskinematik und angepasste Diamantwerkzeuge. In dieser Dissertation wurden die Grenzen des „Mikroschneidens“ untersucht. Es wurde nachgewiesen, dass Erkenntnisse über kontinuierliche Strukturen auch auf diskontinuierliche Strukturen übertragbar sind. Die Grenzen des Verfahrens hinsichtlich Strukturgröße und Genauigkeit wurden modelliert und experimentell verifiziert. Zudem wurde das Skalierungsverhalten einzelner Strukturen sowie die Fertigung großer Funktionsflächen analysiert. Die Bearbeitungszeit stellte sich als begrenzender Faktor heraus. Hohe Schnittgeschwindigkeiten führten zu einer Verschlechterung der Strukturqualität, während eine Optimierung der Verfahrenskinematik signifikante Zeitgewinne bei der Herstellung großflächig strukturierter Mikrooptiken ermöglichte. Verschiedene Strategien zur Beschleunigung wurden entwickelt und in CAD/CAM-Software umgesetzt, deren Wirksamkei