AlumaGem: Fortschritt in der Politur von Kalciumfluorid
AlumaGem: Fortschritt in der Politur von Kalciumfluorid
In der modernen Optikfertigung ist Präzision nicht optional – sie bildet die Grundlage. Unter den Materialien, die die Branche prägen, sticht Kalciumfluorid (CaF₂) mit seinem aussergewöhnlichen optischen Spektrum hervor: Es überträgt Licht von ultraviolett bis infrarot mit minimaler Absorption. Diese Eigenschaften machen es unverzichtbar in Lasersystemen, der Spektroskopie, der Wärmebildtechnik und der Luft- und Raumfahrtoptik. Gleichzeitig gelten seine weiche Struktur und kristalline Natur als herausfordernd in der Politur. Konventionelle Prozesse, die für härtere Materialien wie Quarzglas oder BK7 entwickelt wurden, führen hier oft zu Oberflächenfehlern und inkonsistenten Ergebnissen. Genau an diesem Punkt setzt Pureons AlumaGem-Plattform an.
Der AlumaGem-Vorteil
Ziel war es, einen schnellen Polierprozess zu entwickeln, der Schleifschäden entfernt und gleichzeitig eine aussergewöhnlich geringe Oberflächenrauheit über grobe wie auch intermediäre Polierstufen erzielt. Das Ergebnis ist ein Prozess, der nicht nur die Sensitivität von Kalciumfluorid berücksichtigt, sondern sie gezielt nutzt.
AlumaGem kombiniert präzise klassierte Diamant- und Alumina-Schleifmittel in einem optimierten Trägerfluid. Dieses duale Schleifmittelsystem ermöglicht eine Feinabstimmung über mehrere Phasen der Polierreihenfolge. Durch die Anpassung der Partikelgrösse kann dieselbe Plattform nahtlos vom Materialabtrag bis zur finalen Politur eingesetzt werden – dies verbessert die Prozesskonsistenz, reduziert Komplexität und erhält darüber hinaus hohe Durchsatzraten, ohne die Oberflächenqualität zu beeinträchtigen.
Prozessvalidierung
Die Entwicklungsversuche wurden mit 50,8 mm × 3 mm CaF₂-Rohlingen (Crystran) auf einem Lapmaster-12-Poliersystem durchgeführt. Verschiedene Polierpads, darunter MHS15S, SUBA IV und POLITEX, boten jeweils unterschiedliche Kompressibilitäts- und Härteprofile. Die Oberflächenrauheit wurde mit einem ZeGage Pro HR Coherence Scanning-Interferometer gemessen, das präzise 3D-Topografiedaten an mehreren Messpunkten (Zentrum, Mid-Radius und Rand) liefert.
Die Ergebnisse
- Geschwindigkeit und Konsistenz: Eine Druckerhöhung von 0,3 psi auf 1,6 psi führte zu einer 3,5-fach höheren Materialabtragsrate ohne Qualitätsverlust.
- Prozessstabilität: Auch bei höherem Druck zeigten die polierten Oberflächen gleichmässige und niedrige Rauheitswerte.
- Diamant macht den Unterschied: Formulierungen mit Diamant erzielten höhere Abtragsraten bei gleicher Oberflächenqualität wie Versionen ohne Diamant.
- Optimierter Zweistufenprozess:
- 3 µm AlumaGem® auf MHS-Pad bei 1,6 psi
- 0,25 µm AlumaGem® auf POLITEX-Pad bei 0,3 psi
Bisher wurde in Fachliteratur empfohlen, niedrigeren Druck für CaF₂ anzuwenden, um Subsurface-Damage und Oberflächendefekte zu vermeiden. Die Ergebnisse von Pureon stellen diese Annahme in Frage. Höherer Druck erhält nicht nur die Oberflächenqualität, sondern verbessert die Abtragsrate deutlich. Ebenso erzielten AlumaGem-Suspensionen mit Diamant signifikant höhere Effizienz als identische Formulierungen ohne Diamant, bei gleicher niedriger Rauheit. Dies zeigt, dass hohe Leistungsfähigkeit keinen Kompromiss mehr verlangt.
Diese Kombination entfernt Schleifschäden effektiv und erzeugt eine glatte, fehlerfreie Oberfläche. Sie beweist, dass höherer Druck, einst als ungeeignet für CaF₂ angesehen, tatsächlich Effizienz und Prozesssicherheit steigern können.
Eine Plattform für Präzision
Der Erfolg von AlumaGem demonstriert Pureons vertikal integriertes Innovationsmodell: interne Forschung, Anwendungstests und enge Kundenkooperation entlang der gesamten Wertschöpfungskette der Oberflächenbearbeitung. Das Ergebnis ist mehr als ein Produkt – es ist eine verlässliche, datenbasierte Prozessbasis für die nächste Generation der Präzisionsoptik.
