Forschung für den Mittelstand - Die IGF-Projektdatenbank

Entstehungsmechanismen mittelfrequenter Fehler und deren aktiver Vermeidung

Mittelfrequente Fehler MSFE sind bei der Herstellung von hochgenauen sphärischen Flächen erstmals aufgefallen als mit Subapertur-Polierverfahren höchste Genauigkeit erzeugt und nicht mehr vollflächig geglättet wurde. Seither werden MSFE für asphärische und freigeformte Flächen häufiger berichtet. MSFE offenbaren sich erst bei bereits hoher Wertschöpfung am Produkt. Die Wellenlängen der MFSE machen ihre Korrektur nach dem heutigen Stand kaum möglich. Sie stellen deshalb für alle Unternehmen ein hohes Risiko bei der Fertigung anspruchsvoller Optik mit zonal arbeitenden Verfahren dar. KMU stoßen mit ihren F&E-Kapazitäten bei der Entwicklung von Vermeidungsstrategien zu MSFE an ihre Grenzen.

Unter der Hypothese MSFE werden im Fertigungsdurchlauf erzeugt und sind durch geeignete Prozessparameter vermeidbar, wird das primäre Ziel Entwicklung von Vermeidungsstrategien von MSFE für ausgewählte Fertigungsverfahren verfolgt. Dazu wurden 4 Hauptfaktoren identifiziert:

- Datenformat für die Bearbeitung

- Kombination von Bearbeitungsparametern

- Ausrichten der Linse bei Korrekturprozessen

- Auslegung der Maschinen

Diese sollen durch Modellbildung und Versuch an ausgewählten Verfahren hinsichtlich ihres Einflusses auf die Entstehung von MSFE beim Schleifen und Polieren untersucht werden.

Das Vorhaben wird von der HTW Aalen und TH Deggendorf bearbeitet. Es werden sich ergänzende Lösungswege beschritten. Die Ansätze der Modellierung und der gezielten Versuchsführung und -auswertung stützen sich gegenseitig mit Ergebnissen und führen zu einem tieferen Verständnis für die Entstehung und letztlich damit zu gezielter Vermeidung von MSFE. Ziel ist eine Reduzierung der durch MSFE begründeten Zurückweisung um 30% durch aktive Vermeidung.

Die beteiligten Unternehmen können die gewonnenen verfahrensspezifischen Erkenntnisse zur Vermeidung von MSFE unmittelbar in ihrer Produktion prüfen, anpassen und direkt umsetzen bzw. in der Maschinen- und Prozessentwicklung und dem Datenhandling nutzen.

Ergebniszusammenfassung:

Auf Basis einer FFT (fast Fourier transform) wurde ein Mess- und Auswertungsverfahren entwickelt, welche es erlaubt MSFE (mid-spatial frequency error) auf geschliffenen Flächen zu detektieren. Eine dominante Fehlerfrequenz beim Schleifen in Punktberührung wurde festgestellt und der Einfluss von Bearbeitungsparametern auf deren Amplitude untersucht. Es wurde ein Software Tool entwickelt, dass die im Schleifprozess entstehenden MSFE vorhersagen und Möglichkeiten zur Vermeidung prüfen kann. Es wurde gezeigt, dass insbesondere durch die Drehzahlverhältnisse beim Schleifen, MSFE auf der geschliffenen Oberfläche begünstigt bzw. in Grenzen vermieden werden können. Die im Projekt EmmaV herausgearbeiteten Empfehlungen und Hinweise für das Schleifen mit folgendem Ballpolieren lauten u.a.:

• Bei einem Verhältnis von Werkzeugdrehzahl zu Bahngeschwindigkeit von etwa 2 1/mm bis 2,5 1/mm sind MSFE kaum erkennbar. Werkzeugdrehzahl und Bahngeschwindigkeit sollten entsprechend ausgewählt werden.

• Eine weitere Erhöhung der Raumfrequenz durch Erhöhung der Werkzeugdrehzahl oder Verringerung der Bahngeschwindigkeit verschiebt Formfehler in den MSFE-Bereich. Das im Rahmen dieses Forschungsprojektes gewonnene Wissen ermöglicht es den Unternehmen, ihre Fertigung im Sinne der Ursachen für MSFE zu bewerten und geeignete Abhilfe zu konzipieren.

Mit den Hinweisen zur Vermeidung und Korrektur von mittelfrequenten Fehlern, können durch die Unternehmen geeignete Fertigungsketten zusammengestellt werden. So wird eine Optimierung der bereits bestehenden Fertigungsketten ermöglicht. Mit den Ergebnissen wird den Unternehmen auch eine Basis für die Bewertung neuer Technologien an die Hand gegeben. Die Projektergebnisse sind ohne Investitionen und unmittelbar nach Projektende bei interessierten KMU anwendbar.