Die meisten Streitfälle um optische Bauteile entstehen nicht dadurch, dass ein Lieferant schlecht arbeitet. Sie entstehen aus einer Zeichnung, die eine Entscheidung offengelassen hat, und aus zwei Personen, die dieselbe Zeile unterschiedlich lesen. Dieser Leitfaden beschreibt die sechs Informationsgruppen, die eine brauchbare Spezifikation für optisches Glas enthält, in der Reihenfolge, in der sie entschieden werden sollten.
Einkaufsleitfäden in der Praxis
Dieser Artikel fasst die praktischen Hinweise zusammen, die wir am häufigsten geben, wenn Kunden uns um die Spezifikation dieser Produktreihe bitten – zusammen mit den Zahlen, die hinter jeder Empfehlung stehen.
Mit der Funktion beginnen, nicht mit dem Werkstoff
Die erste Zeile einer Spezifikation sollte sagen, was das Bauteil tut: ein Deckfenster, ein Filtersubstrat, ein Element in einem Messpfad, ein mechanischer Abstandshalter, der zufällig transparent ist. Die Funktion bestimmt, welche Attribute gelockert werden können, und fast jedes Bauteil hat mindestens eines, das es kann. Ein Deckglas braucht Härte und Klarheit; ein Filtersubstrat braucht Homogenität und Beschichtungsverträglichkeit; ein Interferometerfenster braucht Ebenheit und Homogenität über alles andere. Die Funktion zu benennen gibt dem Lieferanten zudem die Möglichkeit, einen günstigeren Werkstoff vorzuschlagen, wenn der spezifizierte nicht nötig ist, und das ist die häufigste Quelle von Kostensenkungen beim ersten Angebot.
Das Substrat über die Normbezeichnung festlegen
Schreiben Sie den Werkstoff als Normbezeichnung und nicht als Handelsnamen und ergänzen Sie die Attribute, die für die Anwendung zählen: Indextoleranz, Homogenitätsklasse, Blasen- und Einschlussklasse sowie Schlierenklasse. Wird das Bauteil als Scheiben- oder Wafermaterial geliefert, ergänzen Sie Dickentoleranz und Gesamtdickenabweichung. Wäre ein Austausch akzeptabel, sagen Sie das schriftlich, denn ein Austausch ohne optische Folge kann sonst einen sinnlosen Änderungskontrollzyklus auslösen – und ein nicht genehmigter Austausch mit optischer Folge ist genau das, was eine Zertifikatsanforderung verhindern soll.
Toleranzen je Merkmal vergeben und bepreisen
Geben Sie jedem Maß seine eigene Toleranz und wissen Sie, welche eng sind. Maßtoleranzen von plus oder minus 0.05 mm sind Standard; plus oder minus 0.01 mm kostet Aufpreis. Optische Toleranzen werden in ihren eigenen Einheiten angegeben: Ebenheit in Ringen, Oberflächenqualität in Kratzer-Grübchen, Parallelität in Bogensekunden, Rauheit in Nanometern. Fase, Kantenausbruchgröße und kosmetische Kriterien gehören ebenfalls auf die Zeichnung, denn eine nicht spezifizierte Kante wird so, wie der Bediener sie für normal hält. Wenn das erste Angebot kommt, ist es meist der schnellste Weg zur Reduzierung, eine optische Toleranz zu lockern, statt nach einem billigeren Lieferanten zu suchen.
Beschichtung und Kantenbearbeitung festlegen, bevor das Material geschnitten wird
Beschichtungsanforderungen verändern die Substratspezifikation und die Kantenvorbereitung, müssen also früh geklärt werden. Geben Sie Band, Zielreflexion oder Zieltransmission, den Einfallswinkel, bei dem die Werte gelten, und die Umwelttests an, die die Beschichtung bestehen muss. Geben Sie an, wie weit die Beschichtung reichen darf und wo sie enden muss, mit einem klaren Rand für die Montage. An der Kante geben Sie an, ob eine geschliffene, gefaste oder polierte Ausführung gefordert ist – eine lasergeschnittene Kante und eine polierte Kante sind nicht austauschbar, und der Unterschied zeigt sich meist im Temperaturwechsel statt bei der Eingangsprüfung.
Prüfung und Dokumentationspaket definieren
Sagen Sie, was gemessen wird, an wie vielen Teilen und welche Aufzeichnung mit der Lieferung mitgeht. Für die meisten Bauteile ist die sinnvolle Aufteilung eine 100-Prozent-Maßprüfung plus Stichproben für die Kosmetik, ergänzt um eine spektrale Messung, wenn das Bauteil beschichtet ist. Das Dokumentationspaket lohnt es sich ausdrücklich zu spezifizieren: Materialzertifikat, Maßbericht, Beschichtungskurve, Umwelttestergebnisse und Chargenrückverfolgbarkeit. Käufer, die das beim Angebot verlangen, bekommen es ohne Aufpreis; Käufer, die danach fragen, zahlen meist für eine Nachprüfung.
Die Annahmen aufschreiben
Schließen Sie die Spezifikation mit den Bedingungen ab, denen das Bauteil ausgesetzt sein wird: Höchsttemperatur, Reinigungschemikalien, Befestigungsmethode, ob es geklebt wird und die erwartete Lebensdauer. Diese Zeilen kosten nichts und lösen den größten Teil der Mehrdeutigkeit, die sonst beim Erstmuster auftaucht. Sie geben dem Lieferanten außerdem die Information, die er braucht, um ein Verfahren zu wählen statt nur eine Toleranz zu erfüllen – und genau dort entscheidet sich der größte Teil des Unterschieds zwischen einem guten und einem gerade ausreichenden Bauteil.
Auswahldaten auf einen Blick
| Werkstoff | Brechungsindex (nd) | Typische Verwendung | Hinweise |
|---|---|---|---|
| B270 / Kalk-Natron | 1.523 | Deckgläser, Filter, Beleuchtung | Geringste Kosten, schnelles Polieren |
| BK7 (N-BK7) | 1.517 | Allgemeine Optik, Fenster | Ausgezeichnete Homogenität, wenig Blasen |
| Borosilikat 3.3 | 1.471 | Hitzebeständige Fenster, Dünnglas | CTE 3.3 ppm/K |
| Eagle XG | 1.510 | Displays, Dünnglasoptik | Alkalifrei, sehr geringer Verzug |
| Quarzglas / Quarz | 1.458 | UV, Laser, Hochtemperatur | Transmission im tiefen UV, hohe Zerstörschwelle |
| Saphir | 1.768 | Kratzfeste Fenster, IR | Mohshärte 9, anisotrope Bearbeitung |
| Blauglas (BG-type) | 1.52 - 1.55 | IR-Sperre für Kameras | Absorbierendes NIR, Farbkorrektur |
| Glaswafer | variiert | Sensoren, Verpackung | 0.1 - 1 mm, geringe TTV |
Häufig gestellte Fragen
Kann man B270 durch BK7 ersetzen?
Erst nach Prüfung des optischen Designs. Ihre Indizes unterscheiden sich stark genug, um die effektive Mittenwellenlänge einer Beschichtung zu verschieben und die Brennweite einer Linse zu verändern. Für ein Deckglas oder ein mechanisches Fenster ist ein Austausch unproblematisch, für eine Filterkante oder ein Abbildungselement eine schlechte Idee, solange das Design nicht neu optimiert wird.
Welcher Werkstoff eignet sich für ein Bauteil, das gelötet oder autoklaviert wird?
Ein Substrat mit geringer Ausdehnung wie Borosilikat 3.3, Eagle XG oder Quarzglas. Der Ausfall, den Sie damit vermeiden, ist Thermoschock und Verzug nach dem Prozess, und beide werden stärker vom Wärmeausdehnungskoeffizienten bestimmt als von der Festigkeit.
Wie stark beeinflusst die Werkstoffwahl die Lieferzeit?
Kalk-Natron, B270 und Standard-Borosilikat sind in Tagen ab Lager lieferbar. Quarzglas, Quarz und Saphir werden häufig auf Bestellung gefertigt, und ihre langsameren Schleif- und Polierraten addieren Tage bis Wochen auf die Materiallieferzeit.
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