DE102022122315A1 - METHOD AND DEVICE FOR PRODUCING A SUPPORT STRUCTURE, SUPPORT STRUCTURE AND OPTICAL DEVICE WITH A SUPPORT STRUCTURE - Google Patents
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Abstract
Die vorliegende Erfindung betrifft ein Verfahren zur Herstellung einer Tragstruktur (10) zum Tragen zumindest einer Funktionseinheit (20), vorzugsweise für ein optisches Gerät, in einem Reaktionsraum (30), umfassend: Bereitstellen eines flüssigen Mediums (40) zur Formgebung der Tragstruktur (10) während der Herstellung und/oder in einem Herstellungszustand, vorzugsweise in einer Aufnahmeeinrichtung (53), welche zumindest abschnittsweise halboffen ausgebildet ist; Bewegen des flüssigen Mediums (40) und Erzeugen einer formgebenden Oberfläche (40.1) des flüssigen Mediums (40), vorzugsweise durch Antreiben der Aufnahmeeinrichtung (53) mittels einer Antriebseinrichtung (54) oder durch Antreiben einer Vorrichtung (1), welche einen Reaktionsraum (30) umfasst, in welchem die Aufnahmeeinrichtung (53) angeordnet ist; Bereitstellen eines Reaktionswerkstoffs (W) zur Bildung der Tragstruktur (10), vorzugsweise mittels zumindest einer Einlasseinrichtung (51), wobei die zumindest eine Einlasseinrichtung (51) und die Aufnahmeeinrichtung (53) in dem Reaktionsraum (30) voneinander beabstandet angeordnet sind; Aufbringen des Reaktionswerkstoffs (W) auf die formgebende Oberfläche (40.1); Aufbauen der Tragstruktur (10) durch den aufgebrachten Reaktionswerkstoff (W). Die Erfindung betrifft ferner eine Vorrichtung (1) zur Herstellung der Tragstruktur (10), eine Tragstruktur (10) sowie ein optisches Gerät mit zumindest einer Tragstruktur (10).The present invention relates to a method for producing a support structure (10) for supporting at least one functional unit (20), preferably for an optical device, in a reaction space (30), comprising: providing a liquid medium (40) for shaping the support structure (10 ) during production and/or in a production state, preferably in a receiving device (53), which is designed to be half-open at least in sections; Moving the liquid medium (40) and producing a shaping surface (40.1) of the liquid medium (40), preferably by driving the receiving device (53) by means of a drive device (54) or by driving a device (1) which has a reaction space (30 ) comprises, in which the receiving device (53) is arranged; Providing a reaction material (W) to form the support structure (10), preferably by means of at least one inlet device (51), wherein the at least one inlet device (51) and the receiving device (53) are arranged at a distance from one another in the reaction space (30); Applying the reaction material (W) to the shaping surface (40.1); Building the support structure (10) using the applied reaction material (W). The invention further relates to a device (1) for producing the support structure (10), a support structure (10) and an optical device with at least one support structure (10).
Description
Die vorliegende Erfindung liegt auf dem Gebiet der Beschichtungsverfahren und betrifft eine Vorrichtung und ein Verfahren zur Herstellung einer Tragstruktur, eine Tragstruktur und ein optisches Gerät mit einer Tragstruktur.The present invention lies in the field of coating processes and relates to a device and a method for producing a support structure, a support structure and an optical device with a support structure.
Beschichtungsverfahren in Form physikalischer und chemischer Beschichtungsverfahren sind in zahlreichen Varianten und Anwendungen aus dem Stand der Technik bekannt. Beispielsweise wird unter dem Begriff „physikalische Gasphasenabscheidung“ eine Gruppe von Beschichtungsverfahren verstanden, welche in einer Vakuumumgebung stattfinden. Hierbei wird ein Ausgangsmaterial mittels physikalischer Verfahren in den gasförmigen Aggregatszustand, das heißt in die Gasphase überführt und anschließend zu einem zu beschichtenden Substrat oder Objekt geführt. Das gasförmige Ausgangsmaterial kondensiert sodann und es bildet sich auf dem Substrat oder auf dem Objekt eine Beschichtung, welche aus dem Ausgangsmaterial in festem Aggregatszustand besteht. Derartige Verfahren kommen beispielsweise in der Mikroelektronik zum Einsatz und dienen zur Beschichtung von beispielsweise elektronischen Bauelementen aus Halbeitermaterialien.Coating processes in the form of physical and chemical coating processes are known in numerous variants and applications from the prior art. For example, the term “physical vapor deposition” refers to a group of coating processes that take place in a vacuum environment. Here, a starting material is converted into the gaseous state of aggregation, i.e. into the gas phase, using physical processes and then led to a substrate or object to be coated. The gaseous starting material then condenses and a coating is formed on the substrate or on the object, which consists of the starting material in a solid state. Such methods are used, for example, in microelectronics and are used to coat, for example, electronic components made of semiconductor materials.
Die so genannte „chemische Gasphasenabscheidung“ betrifft eine Gruppe von Beschichtungsverfahren, bei welchen an einer Oberfläche eines Substrates oder eines Objekts aufgrund chemischer Reaktionen ein Feststoff gasförmigen Ausgangsmaterials abgeschieden und gebildet wird. Mit anderen Worten findet mindestens eine chemische Reaktion an der Oberfläche des Substrates oder des Objekts statt. In der Regel wird bei bestimmten Druck- und Temperaturverhältnissen oder in bestimmten Druck- und Temperaturbereichen eine feste Schicht des gasförmigen Materials abgeschieden.The so-called “chemical vapor deposition” refers to a group of coating processes in which a solid of gaseous starting material is deposited and formed on a surface of a substrate or an object due to chemical reactions. In other words, at least one chemical reaction takes place on the surface of the substrate or object. As a rule, a solid layer of the gaseous material is deposited at certain pressure and temperature conditions or in certain pressure and temperature ranges.
Beschichtungsverfahren sind auch aus der Patentliteratur des Stands der Technik bekannt.Coating processes are also known from the prior art patent literature.
In der US-Patentanmeldung Nr.
In der US-Patentanmeldung Nr.
Aus der veröffentlichten europäischen Patentschrift Nr.
Es ist eine Aufgabe der vorliegenden Erfindung, ein verbessertes Verfahren und eine verbesserte Vorrichtung zur Herstellung einer Tragstruktur zum Tragen zumindest einer Funktionseinheit, vorzugsweise in Form einer optisch aktiven Beschichtung oder zumindest einer optisch aktiven Schicht, bereitzustellen. Ferner ist es eine Aufgabe der vorliegenden Erfindung, eine Tragstruktur zum Tragen der zumindest einen Funktionseinheit bereitzustellen, deren vorzugsweise mechanisch-strukturelle und/oder geometrische Eigenschaften verbessert sind. Zudem ist es eine Aufgabe der vorliegenden Erfindung, ein optisches Gerät mit einer solchen Tragstruktur bereitzustellen. Es ist ferner eine Aufgabe der vorliegenden Erfindung, einen Spiegel, insbesondere Parabolspiegel oder sphärischen Spiegel oder Membranspiegel, mit einer vorgegebenen Brennweite, sowie ein Verfahren zur Herstellung desselben bereitzustellen.It is an object of the present invention to provide an improved method and an improved device for producing a support structure for supporting at least one functional unit, preferably in the form of an optically active coating or at least one optically active layer. Furthermore, it is an object of the present invention to provide a support structure for supporting the at least one functional unit, the preferably mechanical-structural and/or geometric properties of which are improved. It is also an object of the present invention to provide an optical device with such a support structure. It is a further object of the present invention to provide a mirror, in particular a parabolic mirror or spherical mirror or membrane mirror, with a predetermined focal length, as well as a method for producing the same.
Die Aufgabe wird durch die Merkmale der Ansprüche 1, 10, 13, 14, 19 und 20 gelöst. Weitere Ausführungsbeispiele und Anwendungen der vorliegenden Erfindung ergeben sich aus den abhängigen Ansprüchen und werden in der folgenden Beschreibung unter teilweiser Bezugnahme auf die Figuren näher erläutert.The task is solved by the features of
Die vorliegende Erfindung betrifft nach einem ersten allgemeinen Gesichtspunkt ein Verfahren zur Herstellung einer Tragstruktur zum Tragen zumindest einer Funktionseinheit, vorzugsweise für ein optisches Gerät, in einem Reaktionsraum, umfassend: Bereitstellen eines flüssigen Mediums zur Formgebung der Tragstruktur während der Herstellung und/oder in einem Herstellungszustand, vorzugsweise in einer Aufnahmeeinrichtung, welche zumindest abschnittsweise halboffen ausgebildet ist; In Bewegung versetzen und/oder Bewegen des flüssigen Mediums und Erzeugen einer formgebenden Oberfläche des flüssigen Mediums, vorzugsweise durch Antreiben der Aufnahmeeinrichtung mittels einer Antriebseinrichtung oder durch Antreiben einer Vorrichtung, welche einen Reaktionsraum umfasst, in welchem die Aufnahmeeinrichtung angeordnet ist; Bereitstellen eines Reaktionswerkstoffs zur Bildung der Tragstruktur, vorzugsweise mittels oder über zumindest eine Einlasseinrichtung, wobei die zumindest eine Einlasseinrichtung und die Aufnahmeeinrichtung in dem Reaktionsraum voneinander beabstandet angeordnet sind; Aufbringen, vorzugsweise Abscheiden, des Reaktionswerkstoffs auf die formgebende Oberfläche; Aufbauen der Tragstruktur durch den aufgebrachten, vorzugsweise abgeschiedenen, Reaktionswerkstoff.According to a first general aspect, the present invention relates to a method for producing a support structure for supporting at least one functional unit, preferably for an optical device, in a reaction space, comprising: providing a liquid medium for shaping the support structure during production and/or in a production state , preferably in a receiving device which is designed to be half-open at least in sections; Setting in motion and/or moving the liquid medium and producing a shaping surface of the liquid medium, preferably by driving the receiving device by means of a drive device or by driving a device which comprises a reaction space in which the receiving device is arranged; Providing a reaction material to form the support structure, preferably by means of or via at least one inlet device, wherein the at least one inlet device and the receiving device are arranged at a distance from one another in the reaction space; Applying, preferably depositing, the reaction material onto the shaping surface; Building the support structure using the applied, preferably deposited, reaction material.
Das Verfahren gemäß der vorliegenden Erfindung stellt vorzugsweise ein Beschichtungsverfahren dar, bei welchem das Material der Beschichtung und somit der Reaktionswerkstoff die Tragstruktur ausbildet. Ferner ist das Verfahren gemäß der vorliegenden Erfindung dadurch gekennzeichnet, dass ein in Bewegung versetztes flüssiges Medium und somit eine Flüssigkeit als Form der herzustellenden Tragstruktur dient. Insbesondere trägt die sich in Bewegung befindliche Oberfläche des flüssigen Mediums zur Formgebung der Tragstruktur im Zuge ihrer Herstellung mittels des Reaktionswerkstoffs bei.The method according to the present invention preferably represents a coating method in which the material of the coating and thus the reaction material forms the support structure. Furthermore, the method according to the present invention is characterized in that a liquid medium set in motion and thus a liquid serves as the form of the support structure to be produced. In particular, the moving surface of the liquid medium contributes to the shaping of the support structure in the course of its production using the reaction material.
Abscheiden umfasst vorzugsweise ein direktes und/oder ein unmittelbares Übergehen oder Überführen des Reaktionswerkstoffs von einem gasförmigen Aggregatszustand in einen festen Aggregatszustand. Ein flüssiger Aggregatszustand wird somit ausgelassen.Deposition preferably includes a direct and/or immediate transition or transfer of the reaction material from a gaseous state of matter into a solid state of matter. A liquid state of matter is therefore omitted.
Mit dem vorliegenden Verfahren kann beispielsweise eine im Wesentlichen rotationssymmetrische Tragstruktur aus einem Reaktionswerkstoff gebildet werden, welche ferner beispielsweise über ihre gesamte Erstreckung im Wesentlichen homogen ist. Die Tragstruktur kann vorzugsweise eine gewölbte oder gekrümmte Tragstruktur sein. Die Tragstruktur kann hinreichend formstabil sein, um die zumindest eine Funktionseinheit zu tragen. Die zumindest eine Funktionseinheit kann vorzugsweise eine Beschichtung oder zumindest eine Schicht sein und eine bestimmte Funktionalität gewährleisten. Beispielsweise kann die zumindest eine Funktionseinheit eine Schicht aus einem lichtreflektierendem metallischen Werkstoff, beispielsweise Aluminium oder Gold, sein.With the present method, for example, a substantially rotationally symmetrical support structure can be formed from a reaction material, which is also essentially homogeneous over its entire extent, for example. The support structure can preferably be an arched or curved support structure. The support structure can be sufficiently dimensionally stable to support the at least one functional unit. The at least one functional unit can preferably be a coating or at least a layer and ensure a specific functionality. For example, the at least one functional unit can be a layer made of a light-reflecting metallic material, for example aluminum or gold.
Das Verfahren gemäß der vorliegenden Erfindung kann durch weitere Merkmale gekennzeichnet sein, was nachfolgend näher beschrieben wird.The method according to the present invention can be characterized by further features, which are described in more detail below.
Der Reaktionswerkstoff kann zumindest vor dem Aufbauen der Tragstruktur als ein gasförmiger und/oder abscheidbarer Reaktionswerkstoff ausgebildet sein. Zusätzlich oder alternativ oder kann der Reaktionswerkstoff zumindest nach dem Aufbauen der Tragstruktur als ein fester Reaktionswerkstoff ausgebildet sein. Die hergestellte Tragstruktur kann somit vorzugsweise nach der Herstellung durch definierte geometrische Abmessungen gekennzeichnet sein und beispielsweise eine im Wesentlichen konstante Dicke aufweisen. Der Reaktionswerkstoff im Sinne der vorliegenden Erfindung ist vorzugsweise ein reaktionsfähiger Werkstoff, welcher die Tragstruktur erst durch Aufbringen, vorzugsweise Abscheiden, auf die formgebende Oberfläche vorzugsweise kontinuierlich oder vorzugsweise stetig aufbaut. Mit anderen Worten ist der Reaktionswerkstoff während des Aufbringens und/oder während des Aufbauens ein mit sich selbst reagierender, vorzugsweise chemisch reagierender, Werkstoff, welcher die Tragstruktur durch Erzeugen chemischer Bindungen aufbaut. Der Reaktionswerkstoff ist vorzugsweise ein sublimierbarer und/oder resublimierbarer Werkstoff.The reaction material can be formed as a gaseous and/or depositable reaction material, at least before the support structure is built. Additionally or alternatively, the reaction material can be formed as a solid reaction material, at least after the support structure has been built. The support structure produced can therefore preferably be characterized by defined geometric dimensions after production and, for example, have a substantially constant thickness. The reaction material in the sense of the present invention is preferably a reactive material which builds up the support structure only by applying, preferably depositing, onto the shaping surface, preferably continuously or preferably continuously. In other words, the reaction material during application and/or during construction is a self-reacting, preferably chemically reacting, material which builds up the support structure by generating chemical bonds. The reaction material is preferably a sublimable and/or resublimable material.
Gemäß einem weiteren Aspekt der vorliegenden Erfindung kann das Verfahren umfassen: Verdampfen, vorzugsweise mittels Erwärmen auf eine bestimmte Temperatur oder einen bestimmten Temperaturbereich, des Reaktionswerkstoffs und/oder Überführen des Reaktionswerkstoffs von einem festen Aggregatszustand in einen gasförmigen Aggregatszustand, vorzugsweise in einer Verdampfungseinrichtung, und/oder Pyrolysieren und somit Zerteilen des Reaktionswerkstoffs, vorzugsweise in einer Pyrolyseeinrichtung und bei bestimmten Druck- und Temperaturverhältnissen oder in bestimmten Druck- und Temperaturbereichen. Der Reaktionswerkstoff kann derart sein, dass er bei bestimmten Temperaturbedingungen und/oder Druckbedingungen sublimiert, das heißt von einem festen Aggregatszustand direkt in einen gasförmigen Aggregatszustand wechselt oder übergeht und umgekehrt. Der Reaktionswerkstoff kann vor allem durch Pyrolysieren in einen reaktionsfähigen Zustand gebracht werden, um die Tragstruktur durch entsprechendes Aufbauen herzustellen.According to a further aspect of the present invention, the method may include: vaporizing, preferably by heating to a specific temperature or a specific temperature range, the reaction material and/or converting the reaction material from a solid state of matter into a gaseous state of matter, preferably in an evaporation device, and/or or pyrolyzing and thus dividing the reaction material, preferably in a pyrolysis device and at certain pressure and temperature conditions or in certain pressure and temperature ranges. The reaction material can be such that it sublimes under certain temperature conditions and/or pressure conditions, that is to say it changes or transitions from a solid state of matter directly into a gaseous state of matter and vice versa. The reaction material can be converted into a reactive material primarily through pyrolysis Condition must be brought to produce the supporting structure by building it accordingly.
Aufbauen der Tragstruktur kann umfassen: Anreichern, vorzugsweise Adsorbieren, des Reaktionswerkstoffs an der formgebenden Oberfläche, und/oder Erzeugen von chemischen Bindungen bei dem Reaktionswerkstoff, und/oder Aufbauen der Tragstruktur in Form zumindest einer Schicht und/oder zumindest einer Membran, welche vorzugsweise eine im Wesentlichen konstante Dicke aufweist und/oder im Wesentlichen homogen ausgebildet ist.Building the support structure can include: enriching, preferably adsorbing, the reaction material on the shaping surface, and/or generating chemical bonds in the reaction material, and/or building the support structure in the form of at least one layer and/or at least one membrane, which preferably has a has a substantially constant thickness and/or is essentially homogeneous.
Das Aufbauen der Tragstruktur umfasst durch ein Erzeugen chemischer Bindungen somit vorzugsweise ein Verfestigen des Reaktionswerkstoffs zur Erzielung einer definierten oder hinreichenden Formstabilität.Building the support structure by creating chemical bonds thus preferably includes solidifying the reaction material in order to achieve a defined or sufficient dimensional stability.
Das in Bewegung versetzen und/oder Bewegen des flüssigen Mediums kann umfassen: Rotieren des flüssigen Mediums oder Versetzen des flüssigen Mediums in Rotation mit einer einstellbaren Geschwindigkeit, vorzugsweise mittels der Antriebseinrichtung und/oder in Abhängigkeit zumindest einer Betriebsbedingung und/oder geometrischen Größe der Tragstruktur; und/oder Ausbilden der formgebenden Oberfläche, welche zumindest abschnittsweise gewölbt oder gekrümmt, vorzugsweise paraboloidförmig und/oder konkav und somit in Form eines Paraboloids, ausgebildet ist. Vorzugsweise wird die Geschwindigkeit (Rotations-/Winkelgeschwindigkeit der Aufnahmeeinrichtung und des flüssigen Mediums in dem Zustand in welchem das flüssige Medium die Rotationsgeschwindigkeit der Aufnahmeeinrichtung angenommen hat) in Abhängigkeit von einer Brennweite des herzustellenden Spiegels eingestellt. Mit anderen Worten kann vorgesehen sein: Einstellen einer Geschwindigkeit, vorzugsweise Rotationsgeschwindigkeit, der Aufnahmeeinrichtung und/oder des flüssigen Mediums in Abhängigkeit einer Brennweite eines herzustellenden Spiegels, wobei vorzugsweise das flüssige Medium im Wesentlichen die Geschwindigkeit, vorzugsweise Rotationsgeschwindigkeit, der Aufnahmeeinrichtung angenommen hat. Durch die Rotationsbewegung bildet sich die zumindest abschnittsweise gekrümmte oder gewölbte Oberfläche in vorteilhafter Weise aus.Setting in motion and/or moving the liquid medium may include: rotating the liquid medium or setting the liquid medium in rotation at an adjustable speed, preferably by means of the drive device and/or depending on at least one operating condition and/or geometric size of the support structure; and/or forming the shaping surface, which is curved or curved at least in sections, preferably paraboloid-shaped and/or concave and thus in the form of a paraboloid. Preferably, the speed (rotational/angular speed of the recording device and the liquid medium in the state in which the liquid medium has assumed the rotational speed of the recording device) is set depending on a focal length of the mirror to be produced. In other words, it can be provided: setting a speed, preferably rotational speed, of the recording device and/or the liquid medium depending on a focal length of a mirror to be produced, wherein preferably the liquid medium has essentially assumed the speed, preferably rotational speed, of the recording device. The rotational movement advantageously forms the at least partially curved or curved surface.
Gemäß einem weiteren Gesichtspunkt der vorliegenden Erfindung kann das Verfahren umfassen: Erzeugen eines Unterdrucks und/oder vorzugsweise eines Vakuums in dem Reaktionsraum zumindest vor dem Bereitstellen des Reaktionswerkstoffes, vorzugsweise mittels oder über zumindest eine Auslasseinrichtung und eine Pumpeinrichtung, wobei die Pumpeinrichtung außerhalb des Reaktionsraums angeordnet ist, und/oder wobei die zumindest eine Auslasseinrichtung und die Aufnahmeeinrichtung in dem Reaktionsraum voneinander beabstandet angeordnet sind.According to a further aspect of the present invention, the method may include: generating a negative pressure and/or preferably a vacuum in the reaction space at least before providing the reaction material, preferably by means of or via at least one outlet device and a pump device, the pump device being arranged outside the reaction space , and/or wherein the at least one outlet device and the receiving device are arranged at a distance from one another in the reaction space.
Durch das Erzeugen von Unterdruck und vorzugsweise eines Vakuums kann ein Reaktionsraum bereitgestellt werden, welcher beispielsweise im Wesentlichen frei von Fremdstoffen ist. Ferner kann dadurch ein im Wesentlichen gleichmäßiges Verteilen des Reaktionswerkstoffs in dem Reaktionsraum gewährleistet werden.By generating negative pressure and preferably a vacuum, a reaction space can be provided which is, for example, essentially free of foreign substances. Furthermore, this can ensure a substantially uniform distribution of the reaction material in the reaction space.
Durch Erzeugen, vorzugsweise kontinuierliches Erzeugen, und/oder Bereitstellen eines Vakuums, vorzugsweise eines Hochvakuums, in dem Reaktionsraum wird somit beispielsweise ein verbessertes Aufbauen der Tragstruktur durch den Reaktionswerkstoff, vorzugsweise mittels Abscheiden aus dem gasförmigen Aggregatszustand realisiert.By generating, preferably continuously generating, and/or providing a vacuum, preferably a high vacuum, in the reaction space, for example, an improved construction of the support structure is realized by the reaction material, preferably by deposition from the gaseous aggregate state.
Es ist möglich, dass das Verfahren umfasst: gerichtetes Verteilen des Reaktionswerkstoffs an zumindest einer definierten Stelle in dem Reaktionsraum, vorzugsweise jeweils in Richtung der formgebenden Oberfläche, vorzugsweise mittels zumindest einer Verteileinrichtung, wobei die zumindest eine Verteileinrichtung mit der zumindest einen Einlasseinrichtung verbunden ist. Die Verteileinrichtung kann beispielsweise zumindest eine Düseneinrichtung und/oder zumindest eine Leiteinrichtung umfassen, um den Reaktionswerkstoff zumindest im Bereich oder an der Verteileinrichtung in eine definierte Richtung zu leiten.It is possible for the method to comprise: directed distribution of the reaction material at at least one defined location in the reaction space, preferably in the direction of the shaping surface, preferably by means of at least one distribution device, the at least one distribution device being connected to the at least one inlet device. The distribution device can, for example, comprise at least one nozzle device and/or at least one guide device in order to direct the reaction material in a defined direction, at least in the area or on the distribution device.
Gemäß einem weiteren Aspekt der vorliegenden Erfindung kann das Verfahren umfassen: Erfassen einer geometrischen Größe, vorzugsweise einer Dicke, der Tragstruktur während des Aufbringens des Reaktionswerkstoffs und/oder Aufbauens der Tragstruktur, vorzugsweise mittels zumindest einer Messeinrichtung zur Erfassung der geometrischen Größe, wobei die zumindest eine Messeinrichtung in dem Reaktionsraum angeordnet ist, und/oder wobei die zumindest eine Messeinrichtung und die Aufnahmeeinrichtung in dem Reaktionsraum voneinander beabstandet angeordnet sind.According to a further aspect of the present invention, the method can include: detecting a geometric size, preferably a thickness, of the support structure during the application of the reaction material and / or construction of the support structure, preferably by means of at least one measuring device for detecting the geometric size, wherein the at least one Measuring device is arranged in the reaction space, and / or wherein the at least one measuring device and the recording device are arranged at a distance from one another in the reaction space.
Dadurch kann beispielsweise ein mehr oder weniger kontinuierliches Überwachen des Aufbauens der Tragstruktur gewährleistet werden. In Abhängigkeit der erfassten Dicke der Tragstruktur kann beispielweise ein Regeln oder Steuern des Volumenstroms des Reaktionswerkstoffs in den Reaktionsraum erfolgen.This can, for example, ensure more or less continuous monitoring of the construction of the support structure. Depending on the detected thickness of the support structure, for example, the volume flow of the reaction material into the reaction space can be regulated or controlled.
Es ist möglich, dass das Verfahren umfasst: Einstellen zumindest einer Betriebsbedingung des Verfahrens, vorzugweise mittels einer Kontrolleinrichtung, wobei die zumindest eine Betriebsbedingung zumindest eine von Folgenden umfasst: eine Temperatur in dem Reaktionsraum, eine Temperatur des Reaktionswerkstoffs vor dem Bereitstellen in den Reaktionsraum, einen Druck in dem Reaktionsraum, eine Temperatur des flüssigen Mediums; einen Zeitraum des Bereitstellens des Reaktionswerkstoffs, einen Volumenstrom des Reaktionswerkstoffs, und/oder eine Antriebs-Geschwindigkeit der Aufnahmeeinrichtung, und/oder einen Volumenstrom des Reaktionswerkstoffs.It is possible for the method to comprise: setting at least one operating condition of the method, preferably by means of a control device, wherein the at least one operating condition comprises at least one of the following: a Temperature in the reaction space, a temperature of the reaction material before being provided into the reaction space, a pressure in the reaction space, a temperature of the liquid medium; a period of time for providing the reaction material, a volume flow of the reaction material, and/or a drive speed of the receiving device, and/or a volume flow of the reaction material.
Die vorliegende Erfindung betrifft nach einem zweiten allgemeinen Gesichtspunkt eine Tragstruktur zum Tragen zumindest einer Funktionseinheit, vorzugsweise für ein optisches Gerät, wobei die Tragstruktur nach einem Verfahren wie hierin offenbart hergestellt ist, wobei die Tragstruktur zumindest in dem Herstellungszustand zumindest abschnittsweise formstabil ist, und/oder wobei die Tragstruktur reversibel faltbar und/oder reversibel zusammenrollbar ist.According to a second general aspect, the present invention relates to a support structure for supporting at least one functional unit, preferably for an optical device, wherein the support structure is manufactured according to a method as disclosed herein, wherein the support structure is dimensionally stable at least in sections at least in the manufacturing state, and/or wherein the support structure is reversibly foldable and/or reversibly rollable.
Mit anderen Worten kann die Tragstruktur aufgrund ihrer geometrischen und/oder mechanischstrukturellen Eigenschaften gefaltet und/oder zusammengerollt werden und nach einem Auffalten oder Ausrollen wieder ihre ursprüngliche geometrische Ausbildung einnehmen.In other words, the support structure can be folded and/or rolled up due to its geometric and/or mechanical-structural properties and can return to its original geometric shape after being unfolded or rolled out.
Die Tragstruktur kann, wie bereits beschrieben, zumindest abschnittsweise gewölbt oder gekrümmt, vorzugsweise paraboloidförmig und somit in Form eines Paraboloids, ausgebildet sein, und/oder die Tragstruktur kann aus einem Reaktionswerkstoff ausgebildet sein, welcher ein Parylen und/oder zumindest ein Derivat auf Basis von einem Parylen umfasst. Mit anderen Worten kann der Reaktionswerkstoff zumindest einen Werkstoff aus der Gruppe der Poly-p-xylylene und/oder deren Derivate umfassen.The support structure can, as already described, be formed at least in sections curved or curved, preferably paraboloid-shaped and thus in the form of a paraboloid, and / or the support structure can be formed from a reaction material which contains a parylene and / or at least a derivative based on a parylene. In other words, the reaction material can comprise at least one material from the group of poly-p-xylylenes and/or their derivatives.
Vorzugsweise ist die zumindest eine Funktionseinheit auf einer konkaven Oberfläche einer gewölbten oder gekrümmten Tragstruktur so ausgebildet, dass die Tragstruktur und die auf ihr ausgebildete zumindest eine Funktionseinheit einen Spiegel, insbesondere Parabolspiegel, sphärischen Spiegel oder Membranspiegel, mit einer vorgegebenen Brennweite bilden.Preferably, the at least one functional unit is formed on a concave surface of a curved or curved support structure such that the support structure and the at least one functional unit formed on it form a mirror, in particular a parabolic mirror, spherical mirror or membrane mirror, with a predetermined focal length.
Die Tragstruktur kann zumindest eine Funktionseinheit tragen, wobei die zumindest eine Funktionseinheit zumindest eine Beschichtung oder zumindest eine Schicht umfassen, welche im Wesentlichen aus einem metallischen Werkstoff und/oder aus einem lichtreflektierenden Werkstoff ausgebildet ist.The support structure can carry at least one functional unit, wherein the at least one functional unit comprises at least one coating or at least one layer which is essentially formed from a metallic material and/or from a light-reflecting material.
Die vorliegende Erfindung betrifft nach einem dritten allgemeinen Gesichtspunkt ein optisches Gerät, vorzugsweise ein optisches Teleskop oder einen optischen Membranspiegel, mit zumindest einer Tragstruktur zum Tragen zumindest einer Funktionseinheit, wobei die Tragstruktur wie hierin offenbart hergestellt und/oder ausgebildet ist und wobei die zumindest eine Funktionseinheit wie hierin offenbart und/oder ausgebildet ist. Das optische Gerät kann beispielsweise in einer Vakuumumgebung und/oder in einer Tieftemperaturumgebung, beispielsweise im Weltraum, eingesetzt werden.According to a third general aspect, the present invention relates to an optical device, preferably an optical telescope or an optical membrane mirror, with at least one support structure for supporting at least one functional unit, wherein the support structure is manufactured and/or designed as disclosed herein and wherein the at least one functional unit as disclosed and/or formed herein. The optical device can be used, for example, in a vacuum environment and/or in a low-temperature environment, for example in space.
Die vorliegende Erfindung betrifft nach einem vierten allgemeinen Gesichtspunkt eine Vorrichtung zur Herstellung einer Tragstruktur zum Tragen zumindest einer Funktionseinheit, vorzugsweise für ein optisches Gerät, wobei die Vorrichtung vorzugsweise konfiguriert ist, ein Verfahren wie hierin offenbart auszuführen, umfassend: einen Reaktionsraum, welcher durch einen Reaktionsbehälter gebildet wird und in welchem die Tragstruktur herstellbar ist; eine Aufnahmeeinrichtung zur Aufnahme eines flüssigen Mediums dienend der Formgebung oder zur Formgebung der Tragstruktur während der Herstellung und/oder in einem Herstellungszustand, wobei die Aufnahmeeinrichtung in dem Reaktionsraum angeordnet ist und/oder zumindest abschnittsweise halboffen ausgebildet ist; zumindest eine Einlasseinrichtung zur Bereitstellung eines Reaktionswerkstoffs in den Reaktionsraum und Bildung der Tragstruktur, wobei vorzugsweise die zumindest eine Einlasseinrichtung und die Aufnahmeeinrichtung in dem Reaktionsraum voneinander beabstandet angeordnet sind; wobei die Aufnahmeeinrichtung eine Antriebseinrichtung umfasst oder mit einer Antriebseinrichtung gekoppelt ist, um ein aufgenommenes flüssiges Medium in Bewegung zu versetzen und/oder zu bewegen und um so eine formgebende Oberfläche des flüssigen Mediums zu erzeugen, wobei der Reaktionsraum und/oder zumindest die zumindest eine Einlasseinrichtung zum Aufbringen des Reaktionswerkstoffs auf die formgebende Oberfläche konfiguriert ist, um die Tragstruktur durch diesen aufzubauen.The present invention relates, according to a fourth general aspect, to a device for producing a support structure for supporting at least one functional unit, preferably for an optical device, the device preferably being configured to carry out a method as disclosed herein, comprising: a reaction space which is formed by a reaction container is formed and in which the support structure can be produced; a receiving device for receiving a liquid medium for shaping or for shaping the support structure during production and/or in a manufacturing state, wherein the receiving device is arranged in the reaction space and/or is designed to be half-open at least in sections; at least one inlet device for providing a reaction material into the reaction space and forming the support structure, wherein preferably the at least one inlet device and the receiving device are arranged at a distance from one another in the reaction space; wherein the receiving device comprises a drive device or is coupled to a drive device in order to set and/or move a recorded liquid medium and so as to produce a shaping surface of the liquid medium, wherein the reaction space and/or at least the at least one inlet device is configured to apply the reaction material to the shaping surface in order to build the support structure through it.
Die Antriebseinrichtung kann konfiguriert sein, die Aufnahmeeinrichtung mit einer einstellbaren Geschwindigkeit rotatorisch, das heißt rotierend anzutreiben, vorzugsweise in Abhängigkeit zumindest einer Betriebsbedingung, wenn sich die Vorrichtung im Betrieb befindet. Die Aufnahmeeinrichtung kann halboffen, vorzugsweise halboffen zylinderförmig, tellerförmig oder schalenförmig ausgebildet sein. Es ist möglich, dass die Aufnahmeeinrichtung zumindest abschnittsweise gewölbt oder gekrümmt ausgebildet ist. Die Aufnahmeeinrichtung kann eine umlaufende Kante oder einen umlaufenden Rand aufweisen, welcher zur Begrenzung der Menge und somit des Volumens an aufgenommenem flüssigem Medium dient. Vorzugsweise kann in der Aufnahmeeinrichtung eine definierte Menge an flüssigem Medium aufgenommen sein, sodass die Oberfläche des flüssigen Mediums während des Bewegens der Aufnahmeeinrichtung und somit während des Bewegens des flüssigen Mediums im Wesentlichen bündig und/oder im Wesentlichen stetig auf die umlaufende Kante oder auf den umlaufenden Rand übergeht. Dadurch wird beispielsweise ein Ausbilden von unerwünschten Wölbungen an der Tragstruktur vermieden.The drive device can be configured to drive the recording device rotationally, that is to say rotatingly, at an adjustable speed, preferably depending on at least one operating condition when the device is in operation. The receiving device can be half-open, preferably half-open, cylindrical, plate-shaped or bowl-shaped. It is possible for the receiving device to be curved or curved at least in sections. The receiving device can have a circumferential edge or a circumferential edge, which serves to limit the amount and thus the volume of liquid medium absorbed. Preferably, a defined amount of liquid medium can be accommodated in the receiving device, so that the surface of the liquid medium during the movement of the receiving device and thus during the movement of the liquid medium essentially flush and / or substantially continuously on the circumferential edge or on the circumferential edge. This prevents, for example, the formation of undesirable curvatures on the support structure.
Gemäß einem weiteren Gesichtspunkt der vorliegenden Erfindung kann vorgesehen sein, dass die Vorrichtung zumindest eine Lagereinrichtung zur Lagerung der Aufnahmeeinrichtung umfasst, wobei die zumindest eine Lagereinrichtung zur im Wesentlichen vibrationsfreien oder hinreichend vibrationsfreien Lagerung der Aufnahmeeinrichtung konfiguriert ist, vorzugsweise zumindest ein Magnetlager oder zumindest ein hydrostatisches Lager, umfasst. Dadurch kann beispielsweise die Qualität der hergestellten Tragstruktur weiter verbessert werden, nachdem keine oder zumindest kaum schädliche Störungen infolge zeitabhängiger mechanischer Belastungen während der Herstellung auftreten können.According to a further aspect of the present invention, it can be provided that the device comprises at least one bearing device for supporting the receiving device, wherein the at least one bearing device is configured for substantially vibration-free or sufficiently vibration-free mounting of the receiving device, preferably at least one magnetic bearing or at least one hydrostatic bearing , includes. As a result, for example, the quality of the support structure produced can be further improved since no or at least hardly any harmful disturbances can occur as a result of time-dependent mechanical loads during production.
Es ist möglich, dass die Vorrichtung zumindest eine Barriereeinrichtung zum Schutz der zumindest Lagereinrichtung umfasst, um ein Eindringen des Reaktionswerkstoffs in die zumindest eine Lagereinrichtung zu verhindern, wobei die zumindest eine Barriereeinrichtung die zumindest eine Lagereinrichtung umschließt und/oder zumindest eine Labyrinthdichtung und/oder zumindest eine Flüssigkeitsdichtung umfasst.It is possible for the device to comprise at least one barrier device for protecting the at least one storage device in order to prevent penetration of the reaction material into the at least one storage device, wherein the at least one barrier device encloses the at least one storage device and/or at least one labyrinth seal and/or at least includes a liquid seal.
Gemäß einem weiteren Aspekt der vorliegenden Erfindung kann vorgesehen sein, dass die Vorrichtung eine Beschichtungseinrichtung zur Beschichtung der Tragstruktur mit einem beschichtbaren Werkstoff, das heißt einem Beschichtungswerkstoff, vorzugsweise auf Basis eines metallischen Werkstoffs, umfasst, um die zumindest eine Funktionseinheit an der Tragstruktur auszubilden.According to a further aspect of the present invention, it can be provided that the device comprises a coating device for coating the support structure with a coatable material, that is to say a coating material, preferably based on a metallic material, in order to form the at least one functional unit on the support structure.
Die vorliegende Erfindung betrifft nach einem fünften allgemeinen Gesichtspunkt ein Verfahren zur Herstellung eines Spiegels, insbesondere eines Parabol- oder sphärischen Spiegels, der zumindest eine Tragstruktur zum Tragen zumindest einer Funktionseinheit aufweist, umfassend: Herstellen der Tragstruktur wie hierin offenbart, und Aufbringen oder Beschichten zumindest einer Funktionseinheit auf einer konkaven Seite einer gewölbten oder gekrümmten Oberfläche der zumindest einen Tragstruktur, wobei die zumindest eine Funktionseinheit zumindest eine Beschichtung oder zumindest eine Schicht umfasst, welche aus einem metallischen Werkstoff und/oder aus einem lichtreflektierenden Werkstoff ausgebildet ist.According to a fifth general aspect, the present invention relates to a method for producing a mirror, in particular a parabolic or spherical mirror, which has at least one support structure for supporting at least one functional unit, comprising: producing the support structure as disclosed herein, and applying or coating at least one Functional unit on a concave side of a curved or curved surface of the at least one support structure, wherein the at least one functional unit comprises at least one coating or at least one layer which is formed from a metallic material and/or from a light-reflecting material.
Die vorliegende Erfindung betrifft nach einem sechsten allgemeinen Gesichtspunkt einen Spiegel, vorzugsweise Parabol- oder sphärischer Spiegel, welcher vorzugsweise nach dem Verfahren wie hierin offenbart hergestellt ist, aufweisend: zumindest eine Tragstruktur, wobei die zumindest Tragstruktur wie hierin offenbart hergestellt und/oder ausgebildet ist, und zumindest eine Funktionseinheit, die auf einer konkaven Seite einer gewölbten oder gekrümmten Oberfläche der Tragstruktur ausgebildet ist, wobei die zumindest eine Funktionseinheit vorzugsweise eine Beschichtung oder zumindest eine Schicht umfasst, welche aus einem metallischen Werkstoff und/oder aus einem lichtreflektierenden Werkstoff ausgebildet ist.According to a sixth general aspect, the present invention relates to a mirror, preferably a parabolic or spherical mirror, which is preferably manufactured by the method as disclosed herein, comprising: at least one support structure, the at least support structure being manufactured and/or designed as disclosed herein, and at least one functional unit which is formed on a concave side of a curved or curved surface of the support structure, wherein the at least one functional unit preferably comprises a coating or at least one layer which is formed from a metallic material and/or from a light-reflecting material.
Zur Vermeidung von Wiederholungen sollen rein auf die erfindungsgemäße Vorrichtung gerichtete und/oder damit in Zusammenhang offenbarte Merkmale auch als verfahrensgemäß offenbart gelten und beanspruchbar sein und umgekehrt.To avoid repetition, features that are aimed purely at the device according to the invention and/or disclosed in connection with it should also be considered disclosed in accordance with the method and can be claimed and vice versa.
Die zuvor beschriebenen Ausführungsbeispiele und Merkmale der vorliegenden Erfindung sind beliebig miteinander kombinierbar. Weitere oder andere Einzelheiten und vorteilhafte Wirkungen der vorliegenden Erfindung werden im Folgenden unter Bezugnahme auf die beigefügten Figuren näher erläutert.The previously described exemplary embodiments and features of the present invention can be combined with one another in any way. Further or other details and advantageous effects of the present invention are explained in more detail below with reference to the attached figures.
Es zeigen:
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1 ein erstes Ausführungsbeispiel der Vorrichtung zur Herstellung der Tragstruktur gemäß der vorliegenden Erfindung in einer schematischen Darstellung und in einer Schnittansicht; -
2 einen Ausschnitt der Tragstruktur aus1 (Ausschnitt Z in1 ) in vergrößerter Darstellung; -
3 ein Beispiel für eine Tragstruktur gemäß der vorliegenden Erfindung in einer schematischen Darstellung; -
4 ein Ablaufdiagramm für ein Beispiel des Verfahrens zur Herstellung der Tragstruktur gemäß der vorliegenden Erfindung.
-
1 a first embodiment of the device for producing the support structure according to the present invention in a schematic representation and in a sectional view; -
2 a section of the supporting structure1 (Detail Z in1 ) in an enlarged view; -
3 an example of a support structure according to the present invention in a schematic representation; -
4 a flowchart for an example of the method for producing the support structure according to the present invention.
Gleiche oder funktional äquivalente Komponenten oder Elemente sind in den Figuren mit denselben Bezugszeichen gekennzeichnet. Zu deren Erläuterung wird teilweise auch auf die Beschreibung anderer Ausführungsbeispiele und/oder Figuren verwiesen, um Wiederholungen zu vermeiden.Identical or functionally equivalent components or elements are marked with the same reference numerals in the figures. To explain these, reference is also made in part to the description of other exemplary embodiments and/or figures in order to avoid repetition.
Die folgende detaillierte Beschreibung der in den Figuren dargestellten Ausführungsbeispiele dient zur näheren Veranschaulichung oder Verdeutlichung und soll den Umfang der vorliegenden Erfindung in keiner Weise beschränken.The following detailed description of the exemplary embodiments shown in the figures serves for further illustration or clarification and is not intended to limit the scope of the present invention in any way.
Die Vorrichtung 1 umfasst einen Reaktionsraum 30. In dem Reaktionsraum 30 kann unter jeweiligen Betriebsbedingungen die Tragstruktur 10 aus einem Reaktionswerkstoff W nach dem Verfahren der vorliegenden Erfindung wie hierin offenbart hergestellt werden. Die Tragstruktur 10 dient zum Tragen einer Funktionseinheit 20, wobei die Funktionseinheit 20 vorzugsweise eine Beschichtung oder zumindest eine Schicht aus einem lichtreflektierenden Werkstoff umfasst.The
Im Folgenden wird zunächst der Reaktionswerkstoff W und die Vorrichtung 1 anhand der
Der Reaktionswerkstoff W zur Bildung der Tragstruktur 10 ist vorzugsweise ein abscheidbarer Reaktionswerkstoff W. Vorzugsweise ist der Reaktionswerkstoff Wein Werkstoff oder ein Gemisch von mehreren unterschiedlichen Werkstoffen, mittels welchem unter Anwendung und/oder nach dem Prinzip der so genannten chemischen Gasphasenabscheidung (engl. „Chemical Vapour Deposition“ - CVD) die Tragstruktur 10 gebildet werden kann. Vorzugsweise weist der Reaktionswerkstoff W gute dielektrische Eigenschaften und/oder einen geringen thermischen Ausdehnungskoeffizienten und/oder einen geringen Dampfdruck auf. Vorzugsweise umfasst der Reaktionswerkstoff W zumindest einen Werkstoff aus der Gruppe der Poly-p-xylylene und/oder deren Derivate (auch als „Parylene“ bezeichnet).The reaction material W for forming the
Zur Bildung des Reaktionsraums 30 umfasst die Vorrichtung 1 einen Reaktionsbehälter 50. Der Reaktionsbehälter 50 grenzt den Reaktionsraum 30 gegenüber einer Umgebung und/oder gegenüber einer Atmosphäre ab, sodass in dem Reaktionsraum 30 entsprechende Betriebsbedingungen vor der und/oder während der Herstellung der Tragstruktur 10 verändert, vorzugsweise mittels einer Regelung definiert eingestellt, werden können. Mit anderen Worten isoliert der Reaktionsbehälter 50 den Reaktionsraum 30 gegenüber der Umgebung. Dadurch wird ein Reaktionsraum 30 zur Herstellung der Tragstruktur 10 geschaffen, welcher hinsichtlich der Betriebsbedingungen gezielt, das heißt definiert, eingestellt werden kann.To form the
Der Reaktionsbehälter 50 umfasst zumindest ein erstes Behältergehäuseteil 50.1 und ein zweites Behältergehäuseteil 50.2 entsprechender Wandung. Sowohl das erste Behältergehäuseteil 50.1 als auch das zweite Behältergehäuseteil 50.2 ist im Wesentlichen rotationssymmetrisch und/oder zumindest abschnittsweise hohlzylinderförmig ausgebildet. Ein maximaler und/oder resultierender innerer Durchmesser des ersten Behältergehäuseteils 50.1 und/oder des zweiten Behältergehäuseteils 50.2 kann beispielsweise ca. 40 Zentimeter oder mehr betragen. Es ist möglich, dass das Behältergehäuse 50 mehrteilig und/oder nicht-rotationssymmetrisch ausgebildet ist. Das erste Behältergehäuseteil 50.1 und/oder das zweite Behältergehäuseteil 50.2 kann jeweils aus einem metallischen Werkstoff und/oder mit einer Isolierung ausgebildet sein.The
Über jeweils vorzugsweise einen Flansch mit entsprechender umlaufender Dichtung (in der
Zur Vermeidung von mechanischen Belastungen, beispielsweise in Form von Vibrationen/Schwingungen oder Stößen, welche in die Struktur des Reaktionsbehälters 50 und somit in den Reaktionsraum 30 eingeleitet werden könnten und den Herstellungsprozess der Tragstruktur 10 stören würden, kann die Vorrichtung 1 zumindest eine Dämpfungseinrichtung 57 umfassen. Die zumindest eine Dämpfungseinrichtung 57 ist vorzugsweise an einer gegenüber dem Reaktionsraum 30 äußeren Seite (Außenseite) der Bodenwand des ersten Behältergehäuseteils 50.1 angeordnet und kann den Reaktionsbehälter 50 beispielsweise gegenüber einem Fundament oder gegenüber einer Montagestruktur abstützen und zugleich die Einleitung oder Übertragung mechanischer Belastungen wie oben beschrieben reduzieren oder vorzugsweise vermeiden. Somit wird beispielsweise ein gegenüber äußeren mechanischen Belastungen störungsfreier Herstellungsprozess der Tragstruktur 10 gewährleistet.To avoid mechanical stresses, for example in the form of vibrations/oscillations or shocks, which could be introduced into the structure of the
Innerhalb des Reaktionsraums 30 ist eine Aufnahmeeinrichtung 53 zur Aufnahme eines flüssigen Mediums 40 angeordnet. Das flüssige Medium 40 und vorzugsweise die Oberfläche 40.1 des flüssigen Mediums 40 dient erfindungsgemäß in einem bestimmten Zustand zur Formgebung der Tragstruktur 10 während der Herstellung und/oder in einem Herstellungszustand der Tragstruktur 10, was nachfolgend noch näher beschrieben wird.A receiving
Die Aufnahmeeinrichtung 53 ist halboffen ausgebildet und gewährleistet somit eine Zugänglichkeit des flüssigen Mediums 40, insbesondere der Oberfläche 40.1. Die Aufnahmeeinrichtung 53 ist vorzugsweise im Wesentlichen tellerförmig oder im Wesentlichen schalenförmig und/oder vorzugsweise in Bezug auf eine Rotationsachse (siehe hierzu die Strichpunktlinie in
Vorzugsweise umfasst die Aufnahmeeinrichtung 53 an ihren äußeren Seiten, das heißt an ihren äußeren Oberflächen, vorzugsweise zumindest abseits der Oberfläche 53.1 des aufgenommenen flüssigen Mediums 40, eine Beschichtung, welche in Bezug auf den Reaktionswerkstoff W nicht haftend ist. Beispielsweise ist die Aufnahmeeinrichtung 53 mit einem Paraffin oder besonders bevorzugt mit Polytetrafluorethylen (abgekürzt „PTFE“) beschichtet. Es ist in diesem Zusammenhang möglich, dass auch die inneren Seiten der Behältergehäuseteile 50.1 und 50.2 und somit die jeweiligen inneren Oberflächen der Behältergehäuseteile 50.1 und 50.2, sowie die Komponenten und Elemente der Vorrichtung 1 innerhalb des Reaktionsbehälters 50 mit einem Paraffin oder vorzugsweise mit Polytetrafluorethylen (abgekürzt „PTFE“) beschichtet sind. Dadurch wird beispielsweise gewährleistet, dass der Reaktionswerkstoff W, welcher sich abseits des flüssigen Mediums 40, das heißt abseits der Oberfläche 40.1 des flüssigen Mediums 40 in dem Reaktionsraum 30 abgelagert oder verteilt hat, auf einfachere Weise entfernt werden kann.Preferably, the receiving
Die Aufnahmeeinrichtung 53 ist an einer inneren Seite der Bodenwand des ersten Behältergehäuseteils 50.1 und somit innerhalb des Reaktionsbehälters 50 drehbar und antreibbar gelagert und kann im Zuge der Herstellung der Tragstruktur 10 unter Verwendung einer Regelung und/oder Steuerung in Abhängigkeit zumindest einer Betriebsbedingung in Bewegung versetzt werden. Die Aufnahmeeinrichtung 53 kann hierzu mittels einer Antriebseinrichtung 54 verbunden oder an der Antriebseinrichtung 54 montiert sein.The receiving
Die Antriebseinrichtung 54 kann beispielsweise als ein Elektromotor ausgebildet sein oder einen Elektromotor umfassen. Alternativ kann die Antriebseinrichtung 54 beispielsweise als eine magnetische Antriebseinheit ausgebildet sein oder eine magnetische Antriebseinheit umfassen, welche von einem sich bewegenden Magnetfeld, vorzugsweise rotierenden Magnetfeld, innerhalb der Reaktionsbehälters 50 oder außerhalb des Reaktionsbehälters 50 angetrieben wird.The
Die Antriebseinrichtung 54 ist vorzugsweise konfiguriert, im Zuge einer Regelung und/oder Steuerung über einen definiert eingestellten Zeitraum hinweg eine im Wesentlichen konstante Drehbewegung und somit eine im Wesentlichen konstante Drehzahl pro Zeitintervall bereitzustellen, um mit dieser wiederum eine im Wesentlichen konstante Drehbewegung der Aufnahmeeinrichtung 53 zu gewährleisten. Mit anderen Worten wird mittels der Antriebseinrichtung 54 eine im Wesentlichen konstante Drehgeschwindigkeit n53 der Aufnahmeeinrichtung 53 realisiert. Wie bereits oben beschrieben, dient die Aufnahmeeinrichtung 53 einerseits zur Aufnahme des flüssigen Mediums 40. Hierbei umfasst die Aufnahmeeinrichtung 53 die Oberfläche 53.1, welche mit dem flüssigen Medium 40 kontaktiert. Aufgrund der Drehbewegung der Aufnahmeeinrichtung 53 wird wiederum das darin aufgenommene flüssige Medium 40 in Bewegung versetzt. Mit anderen Worten stellt sich beim Antrieb der Aufnahmeeinrichtung 53 ein rotierendes und somit sich bewegendes flüssiges Medium 40 ein, dessen resultierende und/oder idealisierte Geschwindigkeit in
Eine resultierende Drehachse der Aufnahmeeinrichtung 53 kann herbei im Wesentlichen parallel zur Schwerkraft, das heißt Gravitationskraft ausgerichtet und/oder angeordnet sein. Dies wird vorzugsweise durch eine Lagereinrichtung 55 der Aufnahmeeinrichtung 53 gewährleistet, welche im Folgenden noch näher beschrieben wird. Durch die Drehbewegung der der Aufnahmeeinrichtung 53 wird das flüssige Medium 40 aufgrund ihrer Masse und somit wirkender Zentrifugalkräfte zumindest teilweise in Richtung der Kante 53.2 der Aufnahmeeinrichtung 53 „gedrückt“ und es bildet sich eine formgebende, gewölbte oder gekrümmte Oberfläche 40.1 des flüssigen, in Bewegung befindlichen Mediums 40, vorzugsweise im Wesentlichen in Form eines Paraboloids. Die Form des Paraboloids hängt hierbei insbesondere von der Drehgeschwindigkeit n53. Insbesondere wird die Drehgeschwindigkeit n53 (Rotations-/Winkelgeschwindigkeit) in Abhängigkeit von der Brennweite eines mit der Vorrichtung 1 herzustellenden Spiegels eingestellt. Mit anderen Worten ergibt sich durch die Rotation der Masse des flüssigen Mediums 40 in der Aufnahmeeinrichtung 53 unter dem Einfluss von Schwerkraft und Zentrifugalkraft infolge der Drehbewegung eine im Wesentlichen parabolische Oberfläche 40.1 des flüssigen Mediums 40 als formgebende Oberfläche 40.1 für die herzustellende Tragstruktur 10.A resulting axis of rotation of the receiving
Bei einem alternativen Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung kann vorgesehen sein, anstelle der Aufnahmeeinrichtung 53 die Vorrichtung 1 und vorzugsweise den Reaktionsbehälter 50 mitsamt den innerhalb des Reaktionsbehälters 50 angeordneten Komponenten und Elementen insgesamt in eine Drehbewegung zu versetzen. Eine resultierende Drehachse kann hierbei im Wesentlichen parallel zur Schwerkraft, das heißt Gravitationskraft ausgerichtet und/oder angeordnet sein.In an alternative exemplary embodiment of the present invention, it can be provided that instead of the receiving
Das flüssige Medium 40 ist vorzugsweise ein flüssiges Medium 40 mit vergleichsweise hoher Dichte und/oder hoher Viskosität. Dadurch lassen sich beispielsweise auch mechanische Belastungen oder Störungen, vorzugsweise auf der Oberfläche 40.1 zur Formgebung der Tragstruktur 10 verringern oder im Wesentlichen vermeiden, zum anderen wird dadurch die Bildung der Tragstruktur 10 durch den Reaktionswerkstoff W auf der Oberfläche 40.1 vereinfacht oder erleichtert, was nachfolgend noch näher beschrieben wird.The
Beispielsweise kann das flüssige Medium 40 eine ionische Flüssigkeit, ein flüssiges Polymer, ein paraffinischer Kohlenwasserstoff oder beispielsweise ein Polyphenylether in flüssigem Aggregatszustand sein. Das flüssige Medium 40 kann vorzugsweise einen niedrigen Dampfdruck bei Raumtemperatur aufweisen, wobei die Raumtemperatur im Sinne der vorliegenden Erfindung ca. 293,15 Kelvin, das heißt ca. 20 Grad Celsius beträgt.For example, the liquid medium 40 can be an ionic liquid, a liquid polymer, a paraffinic hydrocarbon or, for example, a polyphenyl ether in a liquid state. The liquid medium 40 can preferably have a low vapor pressure at room temperature, the room temperature in the sense of the present invention being approximately 293.15 Kelvin, that is approximately 20 degrees Celsius.
Innerhalb des Reaktionsbehälters 50 kann die Aufnahmeeinrichtung 53 vorzugsweise eine Lagereinrichtung 55 aufweisen, welche zusätzlich oder alternativ zu der zumindest einen Dämpfungseinrichtung 57 der Vorrichtung 1 mechanische Belastungen reduziert oder vorzugsweise vermeidet. Die Lagereinrichtung 55 kann beispielsweise als zumindest ein hydrostatisches Lager oder als zumindest ein magnetisches Lager ausgebildet sein, oder zumindest ein hydrostatisches Lager oder zumindest ein magnetisches Lager umfassen. Das Arbeitsmedium des hydrostatischen Lagers kann vorzugsweise ein Öl sein oder auf einem Öl basieren. Mit anderen Worten umfasst die Vorrichtung 1 eine Lagereinrichtung 55 zur Lagerung der Aufnahmeeinrichtung 53, wobei die Lagereinrichtung 55 zur im Wesentlichen vibrationsfreien Lagerung der Aufnahmeeinrichtung 53 konfiguriert ist.Within the
Um die Lagereinrichtung 55 insbesondere vor einem Eindringen des Reaktionswerkstoffs W zu schützen und somit Verschleiß und/oder Beschädigungen der Lagereinrichtung 55 zu vermeiden, umfasst die Vorrichtung 1 eine Barriereeinrichtung 56 zum Schutz der Lagereinrichtung 55. Die Barriereeinrichtung 56 ummantelt vorzugsweise die Lagereinrichtung 55 derart, dass ein Kontakt mit dem Reaktionswerkstoff W vermieden wird oder nicht möglich ist. Mit anderen Worten kann die Barriereeinrichtung 56 zur Abschottung der Lagereinrichtung 55 von dem Reaktionsraum 30 konfiguriert sein. Hierzu kann die Barriereeinrichtung 56 zumindest eine Labyrinthdichtung und/oder zumindest eine Flüssigkeitsdichtung umfassen. Die Flüssigkeitsdichtung kann als Flüssigkeitsbarriere beispielsweise den Reaktionswerkstoff W, welcher nicht zur Bildung der Tragstruktur 10 beigetragen und sich in dem Reaktionsraum 30 entsprechend verteilt hat, zumindest teilweise aufnehmen. Die Flüssigkeit der Flüssigkeitsbarriere lässt sich beispielsweise sodann abpumpen und aus dem Inneren des Reaktionsbehälters 50, das heißt aus dem Reaktionsraum 30 auf einfache Art und Weise entfernen. Es versteht sich, dass die Barriereeinrichtung 56 konfiguriert ist, auch die Antriebseinrichtung 54 vor dem Reaktionswerkstoff W zu schützen.In order to protect the
Zur Zuführung des Reaktionswerkstoffs W in den Reaktionsraum 30 umfasst der Reaktionsbehälter 50 der Vorrichtung 1 und hierbei das zweite Behältergehäuseteil 50.2 zumindest eine Einlasseinrichtung 51. Die Einlasseinrichtung 51 ist vorzugsweise von der Aufnahmeeinrichtung 53 beabstandet, das heißt mit einem gewissen Abstand angeordnet, um eine im Wesentlichen homogene Verteilung des Reaktionswerkstoffs W im Zuge der Herstellung der Tragstruktur 10 zu gewährleisten. Um eine verbesserte Verteilung des Reaktionswerkstoffs W in dem Reaktionsraum 30 und hin zu der Oberfläche 40.1 des flüssigen Mediums 40 zu erzielen, kann sich in dem Reaktionsraum 30 an der Einlasseinrichtung 51 und somit im Inneren des Reaktionsbehälters 50 eine Verteileinrichtung 100 befinden und mit der Einlasseinrichtung 51 verbunden sein, das heißt fluidmechanisch verbunden sein. Die Verteileinrichtung 100 kann beispielsweise rohrförmig ausgebildet sein und sich beispielsweise bis zu einer gewissen Länge im Wesentlichen geradlinig erstrecken. Die Verteileinrichtung 100 kann zusätzlich oder alternativ zumindest abschnittsweise gekrümmt ausgebildet sein. Die Verteileinrichtung 100 weist zumindest eine Einlassöffnung, vorzugsweise mehrere Einlassöffnungen, auf, durch welche der Reaktionswerkstoff W im Zuge der Herstellung der Tragstruktur 10 an einer bestimmten Stelle ST in den Reaktionsraum 30 strömen kann. Die mehreren Einlassöffnungen sind bei der Verteileinrichtung 100 in
Außerhalb des Reaktionsbehälters 50 ist die Einlasseinrichtung 51 fluidmechanisch mit einer Verdampfungseinrichtung 60 und vorzugsweise mit einer Pyrolyseeinrichtung 70 verbunden. Die Pyrolyseeinrichtung 70 ist fluidmechanisch zwischen der Verdampfungseinrichtung 60 und der Einlasseinrichtung 51 angeordnet. Die Verdampfungseinrichtung 60 dient zum Erwärmen und Verdampfen und insbesondere zum Sublimieren des Reaktionswerkstoffs W, also dem direkten Überführen des Reaktionswerkstoffs W von einem festen Aggregatszustand in einen gasförmigen Aggregatszustand.Outside the
Der Reaktionswerkstoff W basiert auf oder umfasst vorzugsweise, wie bereits oben beschrieben, einen Werkstoff aus der Gruppe der Parylene und kann beispielsweise nach dem so genannten Gorham-Verfahren verarbeitet werden, um die Tragstruktur 10 auszubilden.The reaction material W is based on or preferably, as already described above, comprises a material from the group of parylenes and can be processed, for example, according to the so-called Gorham process in order to form the
Zu Beginn der Herstellung der Tragstruktur 10 liegt der Reaktionswerkstoff W in der Verdampfungseinrichtung 60 vorzugsweise als ein festes, granulares Rohmaterial vor. Dieses Rohmaterial wird auch als „Dimer“ bezeichnet und betrifft chemisch gesehen weitgehend stabile „Dimer-Moleküle“ des Reaktionswerkstoffs W.At the beginning of the production of the
In der Verdampfungseinrichtung 60 wird der Reaktionswerkstoff W vorzugsweise von dem festen Aggregatszustand in den gasförmigen Aggregatszustand überführt. Mit anderen Worten ist die Verdampfungseinrichtung 60 konfiguriert, den Reaktionswerkstoff W mit Wärme zu behandeln, sodass der Reaktionswerkstoff W sublimiert. Dies kann beispielsweise in einem Temperaturbereich zwischen ca. 120 Grad Celsius und ca. 180 Grad Celsius, bei ca. einem bar Umgebungsdruck, stattfinden. Hierzu weist die Verdampfungseinrichtung 60 eine entsprechend konfigurierte Heizeinheit auf, welche in
Die Pyrolyseeinrichtung 70 ist konfiguriert, den Reaktionswerkstoff W und vorzugsweise den verdampften und/oder gasförmigen Reaktionswerkstoff W zu pyrolysieren, das heißt thermochemisch zu spalten und in eine hoch reaktionsfähige monomere Form umzuwandeln. Mit anderen Worten umfasst die Pyrolyseeinrichtung 70 eine Hochtemperaturzone, um aus dem gasförmigen Reaktionswerkstoff W so genannte reaktionsfähige Monomere des Reaktionswerkstoffs W zu generieren. Die Temperatur in der Pyrolyseeinrichtung 70 kann beispielsweise ca. 690 Grad Celsius betragen.The
Über die Einlasseinrichtung 51 gelangt sodann der Reaktionswerkstoff W in einem aktivierten gasförmigen Zustand in den Reaktionsraum 30 des Reaktionsbehälters 50.The reaction material W then enters the
Es ist bei einem weiteren oder alternativen Ausführungsbeispiel der Vorrichtung 1 möglich, dass zwischen der Verdampfungseinrichtung 60 und der Pyrolyseeinrichtung 70 zumindest eine regelbare und/oder steuerbare Ventileinrichtung angeordnet ist, welche fluidmechanisch mit der Verdampfungseinrichtung 60 und mit der Pyrolyseeinrichtung 70 verbunden ist. Die zumindest eine Ventileinrichtung kann konfiguriert sein, insbesondere den Volumenstrom des Reaktionswerkstoffs W in Abhängigkeit zumindest einer Betriebsbedingung und/oder im Zuge der Regelung und/oder Steuerung der Vorrichtung 1 definiert einzustellen. Beispielsweise kann durch die Ventileinrichtung realisiert werden, eine so genannte Wachstumsrate der Tragstruktur 10 durch Anreichern des Reaktionswerkstoffs W zu regeln und/oder zu steuern und vorzugsweise eine Herstellung der Tragstruktur 10 bei definierter Rate, das heißt bei einem definierten Volumenstrom an Reaktionswerkstoff W zu starten.In a further or alternative embodiment of the
Bei einem alternativen Ausführungsbeispiel der Vorrichtung 1 gemäß der vorliegenden Erfindung ist es möglich, dass neben einer Einlasseinrichtung 51 eine zweite Einlasseinrichtung 51 oder mehr als zwei weitere Einlasseinrichtungen 51 an dem Reaktionsbehälter 50 und hier vorzugsweise an dem zweiten Behältergehäuseteil 50.2 ausgebildet sind.In an alternative embodiment of the
Neben zumindest einer Einlasseinrichtung 51 umfasst die Vorrichtung 1 gemäß der vorliegenden Erfindung zumindest eine Auslasseinrichtung 52. Die Auslasseinrichtung 52 ist an dem Reaktionsbehälter 50 und hier vorzugsweise an dem ersten Behältergehäuseteil 50.1 ausgebildet. Mit anderen Worten ist die zumindest eine Auslasseinrichtung 52 in Bezug auf die Aufnahmeeinrichtung 53 auf einer der zumindest einen Einlasseinrichtung 51 gegenüberliegenden Seite an dem Reaktionsbehälter 50 angeordnet. Über die Auslasseinrichtung 52 wird in dem Reaktionsbehälter 50 und somit in dem Reaktionsraum 30 im Zuge der Herstellung der Tragstruktur 10 ein Unterdruck und vorzugsweise ein Vakuum erzeugt. Die Auslasseinrichtung 52 ist hierbei mit einer Pumpeinrichtung 80 in Form einer Vakuumpumpe verbunden. Die Pumpeinrichtung 80 ist konfiguriert, in dem Reaktionsbehälter 50, das heißt in dem Reaktionsraum 30 einen Unterdruck und vorzugsweise ein Vakuum zu erzeugen. Mit anderen Worten ist die Pumpeinrichtung 80 konfiguriert, den Reaktionsraum 30 zumindest vor und vorzugsweise während der Herstellung der Tragstruktur 10 hinreichend zu evakuieren, sodass zumindest eine ordnungsgemäße und/oder bestimmungsgemäße Funktionalität und Sicherheit der Vorrichtung 1 zur Herstellung der Tragstruktur 10 gewährleistet ist. Somit wird der Reaktionsraum 30 beispielsweise weitgehend oder im Wesentlichen von Fremdstoffen, welche die Herstellung, das heißt den Herstellprozess stören und somit die Qualität der Tragstruktur 10 negativ beeinflussen könnten, befreit. Zudem wird durch die kontinuierliche Bildung eines Vakuums in dem Reaktionsbehälter 50 eine im Wesentlichen gleichmäßige und/oder homogene Verteilung des Reaktionswerkstoffs W über der formgebenden Oberfläche 40.1 des sich bewegenden flüssigen Mediums 40 gewährleistet. Beispielsweise können mittels der Pumpeinrichtung 80 Drücke in dem Reaktionsraum 30 von weniger als 100 Pascal, vorzugsweise weniger als 10 Pascal und besonders bevorzugt weniger als 0,1 Pascal ausgebildet werden. Für eine weitere Verarbeitung und/oder Bearbeitung der hergestellten Tragstruktur 10 in Form des Beschichtens der Tragstruktur 10 mit einem Beschichtungswerkstoff B zur Bildung der Funktionseinheit 20 kann die Pumpeinrichtung 80 zur Erzeugung eines Drucks in dem Reaktionsraum 30 konfiguriert sein, welcher vorzugsweise in einem Bereich zwischen ca. 0,0001 Pascal und ca. 0,001 Pascal liegt.In addition to at least one
Zwischen der Auslasseinrichtung 52 und der Pumpeinrichtung 80 ist vorzugsweise eine Kühleinrichtung 130 angeordnet, welche mit der Auslasseinrichtung 52 und mit der Pumpeinrichtung 80 fluidmechanisch verbunden ist. Die Kühleinrichtung 130 ist konfiguriert, über die zumindest eine Auslasseinrichtung 52 austretenden Reaktionswerkstoff W abzukühlen, bei beispielsweise weniger als -50 Grad Celsius, und in einen festen Aggregatszustand zu überführen, sodass der Reaktionswerkstoff W daran gehindert wird, weiter zu der Pumpeinrichtung 80 zu strömen, in die Pumpeinrichtung 80 einzudringen und diese zu verschleißen und/oder zu beschädigen. Mit anderen Worten dient die Kühleinrichtung 130 zum Schutz der Pumpeinrichtung 80 vor dem Reaktionswerkstoff W.Between the
Die Vorrichtung 1 umfasst ferner eine Beschichtungseinrichtung 120. Die Beschichtungseinrichtung 120 ist vorzugsweise an dem zweiten Behältergehäuseteil 50.2 angeordnet und/oder zur Einführung eines Beschichtungswerkstoffs B in den Reaktionsraum 30 nach der Herstellung der Tragstruktur 10 konfiguriert, um den Beschichtungswerkstoff B auf die Tragstruktur 10 aufzubringen, das heißt die Tragstruktur 10 mit dem Beschichtungswerkstoff B zu beschichten und somit die zumindest eine Funktionseinheit 20 auf der Tragstruktur 10 auszubilden. Die Funktionseinheit 20 umfasst vorzugsweise eine Beschichtung oder zumindest eine Schicht aus einem im Wesentlichen metallischen und/oder aus einem lichtreflektierenden Werkstoff. Vorzugsweise umfasst der Beschichtungswerkstoff B zur Bildung der Funktionseinheit 20 Aluminium oder eine Legierung auf Basis von Aluminium. Es ist auch möglich, dass der Beschichtungswerkstoff B vorzugsweise Gold oder eine Legierung auf Basis von Gold umfasst. Damit die Beschichtungseinrichtung 120 nicht durch den Reaktionswerkstoff W während der Herstellung der Tragstruktur 10 verschmutzt und/oder durch Ablage von Reaktionswerkstoff W verstopft wird, umfasst die Beschichtungseinrichtung 120 eine so genannte Shutter-Lösung in Form einer verschließbaren Blende oder eines verschließbaren Deckels, welche/r die Beschichtungseinrichtung 120 gegenüber dem Reaktionsraum 30 öffnet und/oder verschließt. Das Aluminium kann als Beschichtungswerkstoff B in dem Reaktionsraum 30 und bei entsprechend eingestellten Betriebsbedingungen durch Verdampfen und/oder Zerstäuben auf die Tragstruktur 10 aufgebracht werden.The
Die Vorrichtung 1 gemäß der vorliegenden Erfindung umfasst zur Realisierung der Herstellung der Tragstruktur 10 und somit zur Ausführung des Verfahrens gemäß der vorliegenden Erfindung eine Kontrolleinrichtung 110 zur Steuerung und/oder Regelung zumindest jeweiliger Komponenten und Elemente der Vorrichtung 1 wie hierin offenbart. Mit anderen Worten dient die Kontrolleinrichtung 110 zur definierten Einstellung von insbesondere der Antriebseinrichtung 54, der Verdampfungseinrichtung 60, der Pyrolyseeinrichtung 70, der Pumpeinrichtung 80, und/oder der Kühleinrichtung 130 im Zuge der Herstellung der Tragstruktur 10. Die Kontrolleinrichtung 110 ist zur Steuerung und/oder Regelung mit den Komponenten und Elementen der Vorrichtung 1 vorzugsweise über ein Signalkommunikationsnetzwerk verbunden, welches zur Übertragung entsprechender Signale S und somit Informationen dient (siehe hierzu die gestrichelten Linien in
Damit eine Tragstruktur 10 mit definierten und somit gewünschten Abmessungen, beispielsweise mit einer definierten Dicke 10.2 (siehe hierzu beispielsweise
Bei einem weiteren Ausführungsbeispiel der Vorrichtung 1 ist es möglich, dass beispielsweise die Aufnahmeeinrichtung 53 mit einer Verstelleinrichtung zur Einstellung der Lage und somit der Position und/oder der Ausrichtung der Aufnahmeeinrichtung 53 (in den Figuren nicht dargestellt) innerhalb des Reaktionsraums 30 verbunden und/oder an dieser angeordnet ist. Die Verstelleinrichtung kann hierzu beispielweise zumindest eine betätigbare Aktuatoreinheit in Form eines doppeltwirkenden Zylinders umfassen, welcher durch entsprechende Betätigung mittels eines Arbeitsmediums imstande ist, die Position der Aufnahmeeinrichtung 53 innerhalb des Reaktionsraums 30 einzustellen und somit zu ändern. Somit lässt sich beispielsweise ein Abstand der Aufnahmeeinrichtung 53 zu der Einlasseinrichtung 53 und/oder zu der Verteileinrichtung 100 ändern.In a further exemplary embodiment of the
Ferner ist es beispielsweise möglich, dass die Aufnahmeeinrichtung 53 eine integrierte Kühleinrichtung, beispielsweise in Form eines spiralförmig angeordneten Leitungssystems umfasst, welches vorzugsweise zumindest während der Herstellung der Tragstruktur 10 von einem Kühlmedium durchströmt wird, um somit bei dem flüssigen Medium 40 eine bestimmte Temperatur einzustellen und ein Aufbauen der Tragstruktur 10 zu gewährleisten.Furthermore, it is possible, for example, for the receiving
Es ist möglich, dass bei einem weiteren Ausführungsbeispiel der Vorrichtung 1 gemäß der vorliegenden Erfindung die Vorrichtung 1 eine Plasmaeinrichtung zur Erzeugung eines ionisierten Gases umfasst, um damit die Tragstruktur 10 zu bearbeiten. Dadurch lässt sich beispielweise insbesondere die Qualität der Tragstruktur 10, das heißt die Qualität zumindest einer Schicht der Tragstruktur 10 und/oder der Oberfläche 10.1 der Tragstruktur 10 verbessern. Die Plasmaeinrichtung ist vorzugsweise in dem Reaktionsraum 30, das heißt innerhalb des Reaktionsbehälters 50 der Vorrichtung 1 angeordnet. Das ionisierte Gas kann als Arbeitsmedium beispielsweise Argon umfassen.It is possible that in a further exemplary embodiment of the
Die Tragstruktur 10 bildet sich durch den sich verfestigenden Reaktionswerkstoff W, welcher vorzugsweise mittels Abscheidung von einem gasförmigen Aggregatszustand in einen festen Aggregatszustand übergeht und chemische Bindungen ausbildet, was nachfolgend noch näher beschrieben wird. Die Tragstruktur 10 ist vorzugsweise eine bezüglich einer Drehachse im Wesentlichen rotationssymmetrische und/oder hinreichend formstabile, tragende Struktur, um die Funktionseinheit 20 zu stützen und/oder zu tragen.The
Vorzugsweise ist in der Aufnahmeeinrichtung 53 ein bestimmtes Volumen, das heißt eine definierte Menge an flüssigem Medium 40 aufgenommen, sodass ein im Wesentlichen bündiger und/oder stetiger Übergang zu der umlaufenden Kante 53.2 der Aufnahmeeinrichtung 53 gegeben ist, vorzugsweise während der Drehbewegung der Aufnahmeeinrichtung 53 und somit während des Bewegens des flüssigen Mediums 40.Preferably, a certain volume, that is, a defined amount of liquid medium 40, is accommodated in the receiving
Das flüssige Medium 40 benetzt die Oberfläche 53.1 der Aufnahmeeinrichtung 53 als Kontaktoberfläche. Auf der Oberfläche 40.1 des flüssigen Mediums 40 als formgebende Oberfläche für den Reaktionswerkstoff W lagert sich wiederum der Reaktionswerkstoff W während der Bewegung des flüssigen Mediums 40 ab, wodurch die Tragstruktur 10 aus dem abgelagerten Reaktionswerkstoff W mit entsprechender Dicke 10.2 gebildet wird.The liquid medium 40 wets the surface 53.1 of the receiving
Die Tragstruktur 10 ist über ihre Abmessungen hinweg im Wesentlichen homogen aus dem sich verfestigten Reaktionswerkstoff W gebildet. Ferner weist die Tragstruktur 10 aufgrund der Herstellung eine im Wesentlichen kreisringförmige Außenkontur auf. Die Tragstruktur 10 weist insgesamt eine im Wesentlichen membranförmige Ausbildung auf und ist durch eine gewölbte Form gekennzeichnet. Ferner kann die Tragstruktur 10 bezüglich einer Drehachse im Wesentlichen rotationssymmetrisch ausgebildet sein und in radialer Richtung und in Umfangsrichtung eine im Wesentlichen konstante Dicke 10.2 aufweisen. Die Dicke 10.2 der Tragstruktur 10 kann zusammen mit einer Dicke 20.2 der Funktionseinheit 20, welche die Tragstruktur 10 trägt, beispielsweise 140 Mikrometer betragen. Die Dicke 10.2 der hergestellten Tragstruktur 10 zusammen mit einer Dicke 20.2 der Funktionseinheit 20 liegt beispielsweise in einem Bereich zwischen ca. 100 Mikrometer und ca. 1000 Mikrometer.The
Nachfolgend werden Verfahrensabschnitte beschrieben. Das Verfahren zur Herstellung der Tragstruktur 10 kann mit der Vorrichtung 1 wie hierin offenbart ausgeführt werden. Auf die Beschreibung von Komponenten und Elementen der erfindungsgemäßen Vorrichtung 1 wird daher zumindest teilweise verzichtet, um Wiederholungen zu vermeiden. Nachfolgend sollen insbesondere Verfahrensabschnitte des erfindungsgemäßen Verfahrens im Vordergrund stehen.Process steps are described below. The method for producing the
In Abschnitt S10 kann das Verfahren zur Herstellung der Tragstruktur 10 mit dem Bereitstellen des flüssigen Mediums 40 zur Formgebung der Tragstruktur 10 während der Herstellung der Tragstruktur 10 und/oder in einem Herstellungszustand der Tragstruktur 10 in einer definierten Menge beginnen. Das bereitgestellte flüssige Medium 40 ist, wie oben bereits beschrieben, in der drehbar antreibbaren Aufnahmeeinrichtung 53 aufgenommen und fungiert für die Herstellung der Tragstruktur 10 als formgebende Struktur durch eine sich einstellende, gekrümmte Oberfläche 40.1 des flüssigen Mediums 40. Vorzugsweise befindet sich in der Aufnahmeeinrichtung 53 eine definierte Menge an bereitgestelltem flüssigen Medium 40, sodass die Oberfläche 40.1 des flüssigen Mediums 40 im Wesentlichen bündig mit einer umlaufenden Kante 53.2 der Aufnahmeeinrichtung 53 ist, vorzugsweise während des Betriebszustands der Vorrichtung 1, bei welcher das flüssige Medium 40 durch die Aufnahmeeinrichtung 53 bewegt wird (siehe hierzu
In Abschnitt S10 kann dem Bereitstellen des flüssigen Mediums 40 zeitlich parallel oder zeitlich vorgelagert ein Erzeugen eines Unterdrucks und vorzugsweise eines Vakuums in dem Reaktionsraum 30 mittels der Pumpeinrichtung 80 stattfinden oder ablaufen. Dadurch kann beispielsweise die Ausbildung turbulenter Strömungen des Reaktionswerkstoffs W in dem Reaktionsraum 30 vermieden oder zumindest wesentlich reduziert werden.In section S10, the provision of the liquid medium 40 can take place or occur in parallel or in advance of the provision of a negative pressure and preferably a vacuum in the
Vorzugsweise kann im Zuge oder während des Bereitstellens des flüssigen Mediums 40 und bei erzeugtem Vakuum entsprechenden Drucks ein Ausgasen des flüssigen Mediums 40 vorgesehen sein. Dadurch wird beispielsweise ein späteres Bilden von Blasen in dem flüssigem Medium 40 und/oder ein Auftreten von Spritzern in dem flüssigen Medium 40 vermieden. Wie bereits beschrieben ist das flüssige Medium 40 vorzugsweise durch eine vergleichsweise hohe Viskosität und/oder durch eine vergleichsweise hohe Dichte und/oder durch einen vergleichsweise niedrigen Dampfdruck gekennzeichnet.Preferably, outgassing of the liquid medium 40 can be provided in the course of or during the provision of the
In Abschnitt S20 findet ein Bewegen und somit ein in Bewegung versetzen des flüssigen Mediums 40 über ein Bewegen der Aufnahmeeinrichtung 53 statt. Mit anderen Worten wird das flüssige Medium 40 und insbesondere die formgebende Oberfläche 40.1 des flüssigen Mediums 40 über die Aufnahmeeinrichtung 53 in eine Drehbewegung oder Rotationsbewegung versetzt. Vorzugsweise wird eine definierte Drehgeschwindigkeit n53 an der Aufnahmeeinrichtung 53 eingestellt und die Aufnahmeeinrichtung 53 zumindest über einen Zeitraum betrieben, bis dass sich bei dem flüssigen Medium 40 eine im Wesentlichen identische resultierende und/oder idealisierte Drehgeschwindigkeit n40 einstellt wie die Drehgeschwindigkeit n53 der Aufnahmeeinrichtung 53. Das flüssige Medium 40 befindet sich vorzugsweise in einem quasistationären (Drehbewegungs-) Zustand, bei welchem beispielsweise keine Beschleunigung von Teilchen (Molekülen) des flüssigen Mediums 40 auf eine bestimmte Geschwindigkeit stattfindet.In section S20, the
Es ist bei einem weiteren alternativen Ausführungsbeispiel der erfindungsgemäßen Vorrichtung 1 und des erfindungsgemäßen Verfahrens möglich, dass in Abschnitt S20 anstelle der Aufnahmeeinrichtung 53 der Reaktionsbehälter 50 der Vorrichtung 1 insgesamt in eine Drehbewegung versetzt wird, um ein entsprechendes Bewegen des flüssigen Mediums 40 und insbesondere der formgebenden Oberfläche 40.1 zu erzielen.In a further alternative embodiment of the
In Abschnitt S30 findet ein Bereitstellen des Reaktionswerkstoffs W zur Bildung der Tragstruktur 10 statt. Das Bereitstellen des Reaktionswerkstoffs W in dem Reaktionsraum 30 wird bei der Vorrichtung 1 über die zumindest eine Einlasseinrichtung 51 und/oder vorzugsweise die Verteileinrichtung 100 realisiert. Der Reaktionswerkstoff W kann vor dem Bereitstellen in den Reaktionsraum 30 mittels Verdampfen durch Erwärmen in der Verdampfungseinrichtung 60 und/oder mittels Pyrolysieren in der Pyrolyseeinrichtung 70 und somit mittels Zerteilen (engl. „Cracken“) in einen reaktionsfähigen monomeren Zustand gebracht werden und liegt vorzugsweise spätestens beim Eintreten in den Reaktionsraum 30 in einem reaktionsfähigen gasförmigen Aggregatszustand vor.In section S30, the reaction material W is provided to form the
Der reaktionsfähige Aggregatszustand des Reaktionswerkstoffs W kennzeichnet vorzugsweise eine Betriebsbedingung, das heißt einen Zustand, bei welchem das Aufbauen der Tragstruktur 10 an der sich bewegenden, formgebenden Oberfläche 40.1 des flüssigen Mediums 40 möglich ist. Wie bereits beschrieben ist der Reaktionswerkstoff W vorzugsweise ein abscheidbarer Reaktionswerkstoff W aus der Gruppe der Poly-p-xylylene und/oder deren Derivate (auch als „Parylene“ bezeichnet). Der Reaktionswerkstoff W verteilt sich in dem Reaktionsraum 30 entsprechend.The reactive physical state of the reaction material W preferably characterizes an operating condition, that is, a state in which the
In Abschnitt S40 findet ein Aufbringen des Reaktionswerkstoffs W auf der formgebenden Oberfläche 40.1 des in Bewegung befindlichen flüssigen Mediums 40 statt. Hierbei haften zunächst erste Teilchen des Reaktionswerkstoffs W an der Oberfläche 40.1 des flüssigen Mediums 40 nach dem Übergang von dem gasförmigen Aggregatszustand in den festen Aggregatszustand. Wie bereits beschrieben, dient die Oberfläche 40.1 des flüssigen Mediums 40 infolge der Drehbewegung des flüssigen Mediums 40 als formgebende Oberfläche 40.1 für die herzustellende Tragstruktur 10. Das flüssige Medium 40 ist n Bezug auf ihre Bewegung vorzugsweise durch eine resultierende im Wesentlichen konstante Geschwindigkeit n40 gekennzeichnet.In section S40, the reaction material W is applied to the shaping surface 40.1 of the moving
In Abschnitt S50 findet ein Aufbauen und somit ein Wachsen, vorzugsweise ein kontinuierliches und/oder stetiges Aufbauen, der Tragstruktur 10 durch Teilchen des Reaktionswerkstoffs W an bereits vorhandenen Teilchen des Reaktionswerkstoffs W an der Oberfläche 40.1 statt. Das Aufbauen der Tragstruktur 10 kann vorzugsweise umfassen: Anreichern, vorzugsweise Adsorbieren, des Reaktionswerkstoffs W an der formgebenden Oberfläche 40.1 und/oder an dem bereits an der formgebenden Oberfläche 40.1 vorhanden Reaktionswerkstoff W in einem festen Aggregatszustand, und Erzeugen von chemischen Bindungen bei dem Reaktionswerkstoff W, das heißt chemischen Bindungen zwischen Teilchen (Molekülen) des Reaktionswerkstoffs W. Mit anderen Worten geschieht ein Aufbauen und Verfestigen der Tragstruktur 10, das heißt des angereicherten Reaktionswerkstoffs W in Form zumindest einer Schicht und/oder zumindest einer Membran aus dem Reaktionswerkstoff W.In section S50, a build-up and thus a growth, preferably a continuous and/or steady build-up, of the
Vorzugsweise betrifft oder umfasst das Anreichern und/oder Adsorbieren des Reaktionswerkstoffs W zumindest teilweise eine chemische Gasphasenabscheidung des Reaktionswerkstoffs W zur Herstellung der Tragstruktur 10. Die hergestellte Tragstruktur 10 ist hinreichend formstabil, um eine Funktionseinheit 20 zu tragen. Die Tragstruktur 10 ist vorzugsweise in dem Herstellungszustand zumindest abschnittsweise formstabil, und/oder reversibel faltbar und/oder reversibel zusammenrollbar. Somit ist die Tragstruktur 10 imstande, nach einem Falten und/oder nach einem Zusammenrollen ihren ursprünglichen Zustand, vorzugsweise Herstellungszustand, einzunehmen oder auszubilden. Dies wird insbesondere durch eine hinreichende Formstabilität der Tragstruktur 10 gewährleistet.Preferably, the enrichment and/or adsorption of the reaction material W at least partially relates to or includes a chemical vapor deposition of the reaction material W for producing the
Es versteht sich, dass in Abschnitt S50 zeitlich parallel zu dem Aufbauen der Tragstruktur 10 ein mehr oder weniger kontinuierliches Erfassen der Dicke 10.2 der bis zu einem jeweiligen Zeitpunkt aufgebauten Tragstruktur 10 durch die Messeinrichtung 90 stattfindet. Ein Erfassen geometrischer Abmessung der Tragstruktur 10 kann beispielsweise mit einer spektralen Reflexionsmethode realisiert werden.It is understood that in section S50, a more or less continuous detection of the thickness 10.2 of the
Um den Reaktionswerkstoff W auf der Oberfläche 40.1 an unterschiedlichen Stellen oder Bereichen gezielt, das heißt definiert aufzubauen, vorzugsweise abzuscheiden, kann die Verteileinrichtung 100 innerhalb des Reaktionsraums 30 lageverstellbar mit zumindest einer betätigbaren Aktuatoreinrichtung gekoppelt sein, um die Position und/oder die Lage der Verteileinrichtung 100 zu der Oberfläche 40.1 und/oder der Aufnahmeeinrichtung 53 zu ändern.In order to build up, preferably deposit, the reaction material W on the surface 40.1 in a targeted manner, that is to say in a defined manner, the
In Abschnitt S60 kann, nachdem die Tragstruktur 10 hergestellt ist, ein Beschichten der Tragstruktur 10, das heißt der Oberfläche 10.1 der Tragstruktur 10 mit einem Beschichtungswerkstoff B stattfinden. Der Beschichtungswerkstoff B kann über die Beschichtungseinrichtung 120 vorzugweise durch Verdampfen und/oder Zerstäuben in den Reaktionsraum 30 und ferner auf die Tragstruktur 10, das heißt auf die Oberfläche 10.1 der Tragstruktur 10 bei entsprechenden Betriebsbedingungen stattfinden. Vorzugsweise herrscht in dem Reaktionsraum 30 zumindest während des Beschichtens der Tragstruktur 10 mit dem Beschichtungswerkstoff W ein hinreichendes Vakuum, welches die Ausbildung der Beschichtung und somit der Funktionseinheit 20 auf der Tragstruktur 10 erlaubt. Ferner kann auch ein entsprechendes Regeln und/oder Steuern einer Ventileinrichtung zwischen der Verdampfungseinrichtung 60 und der Pyrolyseeinrichtung 70 zur Ausbildung einer definierten Dicke 10.2 der Tragstruktur 10 beitragen.In section S60, after the
Es ist möglich oder es versteht sich, dass bestimmte Verfahrensabschnitte beispielsweise zeitlich parallel ablaufen können, beispielsweise Erzeugen eines Unterdrucks und/oder eines Vakuums und Verdampfen und/oder Pyrolysieren des Reaktionswerkstoffs W. Ferner ist es möglich, dass bei einem ersten Ausführungsbeispiel des Verfahrens ein erster Verfahrensabschnitt zeitlich vor einem zweiten Verfahrensabschnitt stattfindet und bei einem weiteren, alternativen Ausführungsbeispiel des Verfahrens der erste Verfahrensabschnitt zeitlich nach dem zweiten Verfahrensabschnitt stattfindet. Es versteht sich, dass jeweilige oder bestimmte Verfahrensabschnitte beliebig miteinander kombiniert werden können, sofern dies zur Bildung der Tragstruktur 10 beiträgt. Beispielsweise kann in einem Ausführungsbeispiel das Erzeugen eines Vakuums vor einem Bewegen des flüssigen Mediums beginnen, während bei einem weiteren alternativen Ausführungsbeispiel des erfindungsgemäßen Verfahrens ein Bewegen des flüssigen Mediums vor dem Erzeugen eines Vakuums stattfinden kann.It is possible or it is understood that certain process sections can, for example, run in parallel in time, for example generating a negative pressure and / or a vacuum and evaporating and / or pyrolyzing the reaction material W. Furthermore, it is possible that in a first exemplary embodiment of the method, a first Process section takes place before a second process section and in a further, alternative exemplary embodiment of the method, the first process section takes place after the second process section. It goes without saying that respective or certain process sections can be combined with one another in any way, provided that this contributes to the formation of the
Somit kann durch das erfindungsgemäße Verfahren und/oder durch die erfindungsgemäße Vorrichtung 1 eine Tragstruktur 10 bereitgestellt werden, welche zum Tragen einer Funktionseinheit 20 ausgebildet ist, wobei die Tragstruktur 10 vorzugsweise durch eine im Wesentlichen konstante Dicke 10.2 und/oder homogene Verteilung des Reaktionswerkstoffs W, sowie durch eine hinreichende Formstabilität gekennzeichnet ist.Thus, by the method according to the invention and/or by the
Die Tragstruktur 10 kann zusammen mit der Funktionseinheit 20 wie hierin offenbart zur Verwendung in einem und/oder bei einem optischen Gerät konfiguriert sein. Die vorliegende Erfindung betrifft ferner ein optisches Gerät mit zumindest einer Tragstruktur wie hierin offenbart. The
Das optische Gerät kann als optisches Teleskop oder als ein optischer Membranspiegel ausgebildet sein oder ein optisches Teleskop oder einen optischen Membranspiegel umfassen.The optical device can be designed as an optical telescope or as an optical membrane mirror or can include an optical telescope or an optical membrane mirror.
Die vorliegende Erfindung ist nicht auf die vorstehend beschriebenen Ausführungsbeispiele beschränkt. Vielmehr ist eine Vielzahl von Varianten und Abwandlungen möglich, die ebenfalls von dem Erfindungsgedanken Gebrauch machen und deshalb in den Schutzbereich fallen. Vorzugsweise beansprucht die vorliegende Erfindung auch Schutz für den Gegenstand und die Merkmale der Unteransprüche unabhängig von den in Bezug genommenen Ansprüchen.The present invention is not limited to the embodiments described above. Rather, a large number of variants and modifications are possible, which also make use of the inventive idea and therefore fall within the scope of protection. Preferably, the present invention also claims protection for the subject matter and features of the subclaims independently of the referenced claims.
BezugszeichenlisteReference symbol list
- 11
- Vorrichtungcontraption
- 1010
- TragstrukturSupport structure
- 10.110.1
- Oberfläche der TragstrukturSurface of the supporting structure
- 10.210.2
- Dicke der TragstrukturThickness of the supporting structure
- 2020
- FunktionseinheitFunctional unit
- 20.220.2
- Dicke der FunktionseinheitThickness of the functional unit
- 3030
- Reaktionsraumreaction space
- 4040
- flüssiges Mediumliquid medium
- 40.140.1
- Oberfläche des flüssigen MediumsSurface of the liquid medium
- 5050
- Reaktionsbehälterreaction container
- 50.150.1
- BehältergehäuseteilContainer housing part
- 50.250.2
- BehältergehäuseteilContainer housing part
- 5151
- EinlasseinrichtungEntry facility
- 5252
- AuslasseinrichtungExhaust device
- 5353
- AufnahmeeinrichtungReception facility
- 53.153.1
- Oberfläche der AufnahmeeinrichtungSurface of the recording device
- 53.253.2
- Kante der AufnahmeeinrichtungEdge of the recording device
- 5454
- AntriebseinrichtungDrive device
- 5555
- LagereinrichtungStorage facility
- 5656
- BarriereeinrichtungBarrier device
- 5757
- DämpfungseinrichtungDamping device
- 6060
- VerdampfungseinrichtungEvaporation device
- 7070
- PyrolyseeinrichtungPyrolysis device
- 8080
- PumpeinrichtungPumping device
- 9090
- MesseinrichtungMeasuring device
- 100100
- VerteileinrichtungDistribution facility
- 110110
- KontrolleinrichtungControl facility
- 120120
- BeschichtungseinrichtungCoating device
- 130130
- Kühleinrichtung Cooling device
- Bb
- BeschichtungswerkstoffCoating material
- n40n40
- Geschwindigkeitspeed
- n53n53
- Geschwindigkeit (Dreh-/Rotations-/Winkelgeschwindigkeit)Speed (rotational/rotational/angular speed)
- SS
- Signalsignal
- WW
- Reaktionswerkstoffreaction material
ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNGQUOTES INCLUDED IN THE DESCRIPTION
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Zitierte PatentliteraturCited patent literature
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- EP 1672394 B1 [0007]EP 1672394 B1 [0007]
Claims (20)
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Also Published As
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