Das im Jahr 1991 gegründete Unternehmen Trioptics entwickelt und produziert das größte Spektrum optischer Mess- und Fertigungssysteme für die Entwicklung, die Qualitätskontrolle und die Produktion von Linsen, Objektiven und Kameramodulen und möchte damit Standards im Bereich der optischen Messung setzen. Der Fokus des Qualitätsanspruches liegt dabei besonders auf der Messgenauigkeit der Geräte sowie bei der bedienerfreundlichen Software.
Zu den Systemen zählen beispielsweise Anlagen zur Überprüfung und Montage sowie zum Justierdrehen von optischen Komponenten. Kein Wunder also, dass sich Trioptics auch in Wetzlar, der Stadt der Optik, mit einer Zweigstelle niedergelassen hat. „Wir haben in Wetzlar weltbekannte Hersteller in der optischen Industrie. Neben Vertrieb und Service bieten wir hier auch die Lohnfertigung im Justierdrehen in Kleinserien an“, erzählt der Leiter der Niederlassung Stefan Best.
Justierdrehen mit Toleranzen von wenigen µm
Hochleistungsobjektive bestehen im inneren aus einem präzisen Aufbau mehrerer Linsen. Je nach Objektiv können zehn oder noch mehr Linsen verbaut sein. Wenn in diesem gesamten Linsensystem nur eine Linse nicht korrekt ausgerichtet ist, beeinträchtigt dies die gesamte optische Leistung des Objektivs. Toleranzen von wenigen µm können hier entscheidend sein. Um diese zu erreichen, müssen die Metallfassungen der Linsen überdreht werden.
Beim Justierdrehen von optischen Linsen werden der Fassungsrand und die Flanschflächen von gefassten sphärischen, asphärischen und zylindrischen Linsen so gefertigt, dass die Symmetrieachse der Fassung mit der optischen Achse der Linse übereinstimmt. Die Justierdrehmaschinen kombiniert ein Zentriermesssystem mit einer hochpräzisen Drehmaschine. Das ermöglicht es, beim Bearbeiten der Fassung alle relevanten Parameter, wie Durchmesser der Fassung oder die Abstände der Linse zu den Auflageflächen der Fassung, einzustellen und zu kontrollieren. Die präzise Messung der Dezentrierung und die genaue Bearbeitung der Fassung vermeiden aufwändige Ausrichtschritte im optischen Gesamtsystem und führen zu einer justagefreien Montage der Linsen.
Justierdrehmaschine als vollwertige Drehmaschine
Die effizienten Justierdrehmaschinen von Trioptics aus der ATS-Familie zeichnen sich durch Vielseitigkeit und Benutzerfreundlichkeit aus. Die verschiedenen Varianten erlauben eine Anpassung an die unterschiedlichen Werkstückgrößen als auch die benötigte Genauigkeit. Die Variante ATS-C ist mit ihren CNC-Fähigkeiten schnell in bestehende Produktionsumgebungen als vollwertige Drehmaschine zu integrieren. Kleine, gefasste Linsen bearbeitet sie mit kurzen Taktzeiten.
Werkzeuge für die optische Industrie
„Werkzeugsysteme von Horn kenne ich schon sehr lange und habe diese auch schon bei meiner früheren Tätigkeit bei einem großen Optikhersteller hier in Wetzlar eingesetzt“, so Best. Nach dem Wechsel zu Trioptics sind die Werkzeuge des Tübinger Werkzeugspezialisten immer noch seine erste Wahl. Im häufigen Kontakt steht Best mit dem Horn-Außendienstmitarbeiter Stefan Bachmann. „Bei Horn haben wir ein hohes Knowhow bei Werkzeugen für die optische Industrie. Hier können wir zeigen, wie präzise unsere Werkzeugsysteme eingesetzt werden können und welch hohe Qualitäten erreichbar sind“, so Bachmann.
Das Justierdrehen der gefassten Linsen liegt in der Toleranzklasse von IT 6. Laut Best geht der Trend bei Hochleistungsoptiken jedoch stark in die Richtung der Qualitäten IT 4 und IT 3, also Toleranzen, je nach Fassungsdurchmesser, weniger 5 µm. Ein weiteres wichtiges Merkmal ist die Oberflächengüte der Plan- und Mantelflächen. „Hier sind meist Oberflächengüten von Ra 0,4 bis 0,8 µm gefordert“, sagt Best. Um die empfindlichen Linsen nicht durch den Späneschlag zu verletzen, werden die feinen Späne während des Drehprozesses abgesaugt.
Diamantbestückte Werkzeuge (CVD-Diamant)
Um die geforderten Oberflächengüten zu erreichen, kommt für das Justierdrehen der Diamantschneidstoff CVD-D zum Einsatz, welcher auf eine ISO-Schneidplatte gelötet ist. „Wir haben uns für CVD-Diamant entschieden, da sich bei diesem Schneidstoff die Schneidkante sehr scharf und fein präparieren lässt. Durch diese feine Schneide lassen sich geforderten Oberflächengüten in der Serie prozesssicher einhalten“, erklärt Bachmann.
Dank der schartenfreien und geometrisch optimierten Schneiden ist der CVD-D-Diamant vom Schruppen bis zum Feinschlichten einsetzbar. Da die Werkzeuge ein konturtreues Bearbeiten im µm-Bereich ermöglichen, ergeben sich beispielsweise gegenüber dem Schleifen und Erodieren deutliche Kostenvorteile bei höherer Fertigungsflexibilität. Auch die Oberflächenstruktur ist hinsichtlich Rauheit, Polierbarkeit und Korrosionsverhalten diesen beiden Verfahren überlegen oder zumindest gleichwertig.
Das Justierdrehen der Linsenfassungen geschieht mit nur sehr kleinen Zustellungen. Die Zustellungen belaufen sich meist nur unter einem Zehntel Millimeter, da die eigentliche Glaslinse schon mit einer speziellen Klebetechnik in einer engen Toleranz in die Fassung eingeklebt ist. „Das Justierdrehen ist somit nur der letzte Schritt für die perfekt ausgerichtete optische Achse. Die erreichbare Standzeit, bei korrekter Handhabung der Schneidplatten, ist so hoch, dass sie kaum zu beziffern ist“, erzählt Best und fährt fort: „Die erreichbare Qualität in Sachen Oberflächengüte und Präzision ist jedoch der ausschlaggebende Punkt, warum unsere Wahl auf Werkzeuge von Horn gefallen ist.“
Monokristaline Diamanten (MKD)
Neben CVD-Diamanten kommen in Justierdrehmaschinen sowie in der allgemeinen optischen Industrie auch monokristaline Diamanten (MKD) zum Einsatz. Sie ermöglichen die Ultrapräzisionszerspanung im Bereich von Nanometern und erzeugen spiegelnde Oberflächengüten, welche nur noch über Lichtbrechungen messbar sind. So kommen MKD-bestückte Werkzeuge beispielsweise beim Überdrehen von Brillengläsern, Kontaktlinsen und weiteren optischen Glaslinsen oder beim Justierdrehen für die Halbleiterindustrie zum Einsatz.
Sie ermöglichen bei Gleitsichtbrillen das Drehen von freien Formen des Brillenglases, um verschiedene Sichtbereiche auf der Brillenglas-Oberfläche zu erzeugen. Um Oberflächengüten mit Spiegelglanz zu erzeugen, spielt die Qualität der Werkzeugschneidkante eine entscheidende Rolle. Denn die Qualität der Schneidkante spiegelt sich in der zu bearbeitenden Oberfläche wider. Der finale Schliff beziehungsweise die Politur der MKD-Schneide gleicht einer Handwerkskunst. Ähnlich wie beim Schliff eines Schmuck-Brillanten geschieht das Finishing einer Werkzeugschneide für die Hochglanzzerspanung mit einer Schleifzange von Hand. Optimale Voraussetzungen zum Schleifen der Schneiden ermöglichen luftgelagerte Schleiftische mit einer Tischplatte aus massivem Granit. Für die optische Kontrolle wird ein Mikroskop mit 200-facher Vergrößerung genutzt. Unter dieser Vergrößerung muss die Schneidkante absolut schartenfrei sein.
Zusammenarbeit wird vertieft
Die Zusammenarbeit zwischen Trioptics Wetzlar und Horn wird auch in der Zukunft weiter vertieft. „Wir brauchen Partner, auf die wir uns verlassen können. Wir schätzen die Erfahrung, den guten Service des Außendiensts und die Zuverlässigkeit von Horn“, so Best.
Trioptics GmbH
www.trioptics.com
Paul Horn GmbH
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