Vom Sand zum Teleskopspiegel: Wir erklären beispielhaft den Produktionsweg eines OHARA-Produkts.
OHARA-Gläser werden weltweit in einer breiten Palette an Produkten verbaut. Ein Beispiel ist das "Thirty Meter Telescope", das auf Hawaii zur Beobachtung des Weltraums eingesetzt werden soll.
Die insgesamt 574 für den Hauptspiegel und als Ersatzteile benötigten Segmente bestehen aus einer speziellen und durch OHARA gefertigten Glaskeramik: CLEARCERAM®-Z.
Wie läuft ihre Produktion ab?
Die Rohstoffe
Am Anfang jeder Glasherstellung steht das sorgfältige Zusammenstellen und Abwiegen der benötigten Rohstoffe.
Hauptbestandteil von CLEARCERAM®-Z ist Silizium (Si), die zentrale Komponente von Sand. Auch Aluminium (Al) und Lithium (Li) werden beigemischt.
Mischen und Schmelzen
Die Rohstoffe werden vermischt und bei einer Temperatur zwischen 1.300 und 1.700 Grad Celsius in einem Schmelzofen erhitzt.
Achtung: Werden die Rohstoffe nicht sorgfältig genug vermengt oder nicht vollständig geschmolzen, können ungewollte Schlieren entstehen!
Das geschmolzene Material wird in eine Form gegossen – im Falle der TMT-Segmente mit einem Durchmesser von 1.70 Meter und ca. 40 Zentimeter Dicke – und abgekühlt.
Es sind sogenannte "Glasrohlinge" in Form einer Torte entstanden. Die auch Grünglas genannte Torte wird langsam auf Raumtemperatur heruntergekühlt, um interne Spannungen zu verhindern.
Die Feinarbeit
Beim Abkühlen der "Torte" in der Gussform entstehen aufgrund unterschiedlicher Kühlraten am Rand und im Inneren ungleichmäßige Temperaturgefüge. Da solche Gefüge die im Anschluss folgende Kristallisation negativ beeinflussen, werden per Schleifbearbeitung Oberfläche und Randregionen entfernt.
Unter Aussetzung einer ganz bestimmten Temperatur findet nun die Kristallisation statt. Hier entwickelt CLEARCERAM®-Z seine zentrale Eigenschaft: Einen ungewöhnlich niedrigen thermischen Ausdehnungskoeffizienten. Ändert sich die Temperatur, bleibt die Ausdehnung des Glases nahezu gleich. Für Teleskope wie das TMT ist das wichtig, um die geometrische Stabilität der gesamten Optik zu gewährleisten. Durch Temperaturveränderungen am Standort würde sich der Spiegel beim mehrstündigen Beobachten des Weltraums ansonsten signifikant verzerren.
Mit Hilfe von Diamantwerkzeugen werden abschließend noch Oberfläche und Randbereich der Glaskeramik in die gewünschte Form gebracht. Hier ist Feinarbeit angesagt: Das TMT wird Spiegelsegmente mit 82 unterschiedlichen Oberflächenformen enthalten!
Hier können Sie das beeindruckende Ergebnis der Verschmelzung dreier Elemente sehen – fast 2 Meter breite Glasrohlinge.
Weiterverarbeitung
Die Spiegelsegmente für das "Thirty Meter Telescope" sind damit noch immer nicht einsatzbereit. Von einem großen japanischen Optikhersteller werden die von OHARA gegossenen Spiegelrohlinge poliert und erneut auf ihre optischen Fähigkeiten getestet.
Mit Erfolg: Die bereits erfolgten Tests liefen sehr zufriedenstellend!
Dieser Film veranschaulicht die Funktion des faszinierenden "Thirty Meter Telescope" – ein spannender Einsatz für unser OHARA-Glas.