Herstellung von extrem leichten und präzisen Spiegeln aus einem keramischen Faserverbundwerkstoff-Cesic (MirrorFab)

Der faserverstärkte keramische Verbundwerkstoff „Cesic“ besitzt die für höchste Präzisionsanforderungen erforderlichen Eigenschaften, wie hohe Festigkeit bei minimalem Gewicht, hohe Präzision der optischen Flächen und eine Athermalität, die diesen Werkstoff gegenüber anderen herkömmlichen Materialien (Glas, Zerodur u.ä.) besonders auszeichnen. Dieser Verbundwerkstoff wird schon als Material für Satelliten- und Teleskopspiegeln eingesetzt, ist aber derzeitig nur in Einzelfertigung wirtschaftlich herstellbar. Die Oberflächenbeschichtung- und Bearbeitung von Cesic- Keramikschichten ist sehr aufwendig und erfolgt iterativ bei Optimierung der einzelnen Fertigungsschritte. Eine wirtschaftliche Kleinserienfertigung ist derzeitig noch nicht möglich. Um auch weitere Anwendungsmöglichkeiten zu erschließen und die großen Innovationspotenziale dieses Materials auch für High-Tech Anwendungen im Maschinen- und Anlagenbau nutzen zu können, ist eine systematische und ganzheitliche Betrachtung und Entwicklung der gesamten Fertigungskette notwendig.

Projektziel und Vorgehensweise
Das Ziel von MirrorFab war die Qualifizierung einer effizienten Fertigungskette zur Herstellung von extremleichten und präzisen Spiegeln aus faserverstärkten keramischen Verbundwerkstoffen. Das Projekt sollte die Voraussetzung für die beteiligten KMUs schaffen, eine wirtschaftliche Fertigung hochfester und extrem leichtgewichtiger Spiegel und Struktursysteme aus Cesic® in Kleinserien durchzuführen und für unterschiedliche Märkte zu spezifizieren.
Das Projektkonsortium bildete alle notwendigen Kompetenzen ab, von der Entwicklung der Spiegelkörper, über das Know- How der keramischen Werkstoff- und Infiltrationstechnologie, der Hartbearbeitung und Präzisionsfertigung von optischen Flächen bis zur Beschichtungstechnologie. Es wurde ein Spiegeldemonstrator entwickelt, der den gesamten Fertigungsprozess durchläuft. Jeder Partner steuert innerhalb des Konsortiums seine technologische Kernkompetenz für eine erfolgreiche Umsetzung der Ziele bei.

Anwendungspotenzial und Ergebnisse
Die Projektergebnisse schafften die Voraussetzungen zur wirtschaftlichen Fertigung hoch präziser, innovativer Spiegelsysteme in Kleinserien und das Konsortium entwickelte sich zu einer leistungsfähigen KMU- Kooperation, die auch nach Beendigung des Projektes weiter zusammenarbeitet. Auf Basis der beispielhaften Entwicklungsergebnisse MirroFab kann jetzt den Marktanforderungen für Aufträge aus der Luft- und Raumfahrt entsprochen werden und die beteiligten KMU sind in der Lage, diese Anforderungen bei Aufträgen bzw. Ausschreibungen auch kurzfristig zu erfüllen.

• ECM - Engineered Ceramic Materials GmbH
• FAP Forschungs- und Applikationslabor Plasmatechnik GmbH Dresden
• Fineoptix GmbH
• Fraunhofer-Gesellschaft zur Förderung der angewandten Forschung eingetragener Verein