Kiel 2011 – wissenschaftliches Programm

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P: Fachverband Plasmaphysik

P 17: Poster: Plasmatechnologie

P 17.15: Poster

Mittwoch, 30. März 2011, 16:30–18:30, Foyer

Neue Prozedur zur Prozesssimulation bei der Plasmajetbearbeitung — •Johannes Meister und Thomas Arnold — Leibniz-Institut für Oberflächenmodifizierung, Leipzig, Deutschland

Konventionelle mechanisch-abrasive Fertigungsverfahren stoßen bei der Herstellung von immer präziseren und komplexer geformten optischen Bauteile häufig an ihre Grenzen. Plasma Jet Machining (PJM), ein lokales trockenchemisches Ätzverfahren auf Fluorbasis mittels atmosphärischen Plasmajets, ist eine viel versprechende Technologie zur Ultrapräzisionsbearbeitung insbesondere von optischen Elementen aus Quarzglas. Mithilfe eines leistungsstarken Mikrowellenplasmajets können berührungslos hohe Abtragsraten erzielt werden. Allerdings führt der hohe Wärmeeintrag des Plasmajets zu einem nichtlinearen Verhalten beim rein chemischen temperaturabhängigen Abtragsprozess. Dies mindert die Konvergenz des Verfahrens erheblich. Um diese Effekte beschreiben zu können, wurde sowohl ein theoretisches Modell als auch eine Methodik für die experimentelle Parameterbestimmung entwickelt. Mit Hilfe des Modells lässt sich die Temperaturentwicklung des Werkstückes während der Bearbeitung prognostizieren. Zusammen mit den temperaturabhängigen Ätzraten kann der resultierende Abtrag für eine konkrete Bearbeitung absolut und formgenau beschrieben werden. Im Gegensatz zu konventionellen Simulationen ist das Modell auch in der Lage, den Einfluss verschiedener Werkstückgeometrien bzw. Werkzeugpfade zu simulieren. Die Formgenauigkeit bezüglich der Zieltopologie kann erheblich verbessert werden, indem die konventionelle Bearbeitungsstrategie auf Basis der verbesserten Methode korrigiert wird.