Fühlende Werkzeuge-Entwicklung eines neuartigen Sensorkonzeptes für Werkzeuge der Ultrapräzisionsbearbeitung von optischen und Halbleitermaterialien

Ziel dieses Forschungsvorhabens ist die Entwicklung eines Werkzeugkonzeptes, welches die Steuerung des Polierdruckes auf optischen Oberflächen bzw. Halbleitermaterialien automatisiert. Ergebnis sind intelligente Werkzeuge, die Parameter ihrer Umgebung erkennen und sich diesen anpassen können. Durch Integration von Sensoren und Aktoren werden die mechanischen und/oder thermischen Parameter aufgenommen und mögliche Abweichungen von definierten Grenzwerten analysiert. Bei Überschreitung der Grenzwerte initieren die Aktoren über elektronische Steuersysteme eine Veränderung am Werkzeug und regeln die Parameter in Richtung Sollwert.Der neuartige Lösungsansatz basiert auf der in-process Erfassung der Druckkräfte beim direkten Kontakt von Werkstück (z. B. Linse) und Werkzeug (z. B. Polierschale). Aus einem Verbund verschiedenartiger Folienmaterialien werden Werkzeuge, die sich durch hohe Steifigkeit und stabile Messwerterfassung auszeichnen, mittels generativer Rapid Prototyping Technologien erzeugt und die notwendige Sensorik integriert.

A promising way to meet the growing demands for intelligent and multifunctional products is to combine modern manufacturing technologies with mechatronic and adaptronic assemblies. The integration of sensors and actuators makes it possible, for example, to develop tools able to register and react to ambient parameters. The efficiency of this approach is currently being demonstrated on a polishing tool for the precision machining of optical functional surfaces.
This novel approach is based on in-process measuring of pressure with direct contact of workpiece (lens) and tool (polishing dish). Working with a composite of various foil materials, Rapid Prototyping technologies are being used to produce tools with the distinctive features of great rigidity and stable acquisition of measuring data. Moreover the necessary sensors are integrated.