Entwicklung eines Fertigungsprozesses zur alternativen Produktion von dünnwandigen Kunststoffpräzisionsoptiken (CRoCoMold)

Problemlage:
Die Herstellung von Kunststoffoptiken erfolgt nach dem Stand der Technik im Spritzgieß- bzw. (präge-)verfahren. Die Steigerung der Produktivität von Spritzgießprozessen für die Fertigung von Kunststoffoptiken kann oftmals nur noch durch einer Erhöhung der Kavitätenanzahl erreicht werden, um möglichst viele Linsen in einem Zyklus herzustellen. Allerdings steht diese Überlegung sehr oft im krassen Gegensatz zur geforderten Bauteilqualität. Mit zunehmender Kavitätenanzahl ist die geforderte Präzision über alle Kavitäten immer schwieriger zu erreichen. Ebenso ist mit steigender Kavitätenanzahl eine drastische Erhöhung der Werkzeugkosten verbunden. Durch einen alternativen Fertigungsprozess soll es ermöglicht werden hochpräzise Kunststoffoptiken, wie beispielsweise Linsen und Vorsatzoptiken, durch einen quasi kontinuierlichen Prozess im Vergleich zum diskontinuierlichen Spritzgießen herzustellen.

Ziel:
Das Kernziel innerhalb des Vorhabens ist die Entwicklung eines neuen Fertigungsverfahrens auf Basis des CRCM-Verfahrens für die Herstellung von Kunststoffoptiken. Es soll gezeigt werden, ob die zu erwartende Steigerung der Produktionseffizienz unter seriennahen Produktionsbedingungen erreicht werden kann. Seriennahe Bedingungen bedeuten in Bezug auf das geplante Vorhaben, dass nicht mit der maximalen Anzahl möglicher Werkzeuge, die der maschinenseitige Rundteller aufnehmen kann gearbeitet werden soll, um die Werkzeugkosten im Rahmen zu halten. Weiterhin werden keine nachgeschalteten Prozesse, wie z. B. Montage, berücksichtigt. Innerhalb des Vorhabens müssen dazu die bestehende Prozesstechnologien auf die materialspezifischen Verarbeitungsanforderungen von optischen Kunststoffen als auch im Besonderen die notwendige Werkzeugtechnik weiter- bzw. in Teilen neuentwickelt werden, um die mit dem CRCM-Verfahren verbundenen Vorteile für die Herstellung von Kunststoffpräzisionsoptiken zu nutzen.

Vorgehensweise:
Zu Beginn des Projektes stehen die Erstellung detaillierter Lasten- und Pflichtenhefte sowie die Erarbeitung von Prüfkonzepten und ein erstes Werkzeugkonzept. Darauf aufbauend erfolgt die konstruktive Optimierung der Pumpenlaufradgeometrie. Aus diesen Ergebnissen erfolgt die Detaillierung des Werkzeugkonzeptes als Grundlage für die Konstruktion und Bau inkl. Musterungsphase des Versuchswerkzeuges. Nach Abschluss dieser Phase erfolgt die Prozessforschung um den Einfluss unterschiedlicher Kunststoffe und Parameter auf die Qualität der Pumpenlaufräder (Toleranzen, Rundlauf etc.) zu evaluieren. Begleitend hierzu werden so hergestellte Muster durch seriennahe Prüfungen getestet und bewertet. Parallel sollen werkzeugseitige Untersuchungen im seriennahen Prozess Aussagen auf Verschleißeffekte am Werkzeug liefern.

Anwendungspotential und erwartete Ergebnisse:
Durch das Projekt werden die Projektpartner, insbesondere die polyoptics GmbH, generell in die Lage versetzt, die Leistungsfähigkeit der entwickelten Fertigungs- und zugehöriger Werkzeugtechnologie richtig einzuschätzen und für die Fertigung optischer Linsen zu nutzen. Die Projektergebnisse werden zu einer Spezialisierung hinsichtlich der notwendigen Prozess- und Werkzeugtechnik führen und ein Alleinstellungsmerkmal mit sich bringen. Alle Ergebnisse und das erworbene Know-how sollen durch Messebesuche, Vorträge, Publikationen bekannt gemacht und verbreitet werden. Darüber hinaus werden Synergieeffekte in der Form geschaffen, dass Anfragen aus dem Markt direkt an die Projektpartner heran getragen werden. Erfahrungsgemäß werden sich hieraus weitere neue Ideen und Anwendungen entwickeln, die sukzessive zu einer Erweiterung des Know-hows und Produktportfolios führen.

• gemeinnützige KIMW Forschungs-GmbH
• polyoptics GmbH