Innovative Beleuchtungskonzepte, alternative Formen der Energiegewinnung und der stetig steigende Einsatz von Sensorik - all diese Trends sind eng verbunden mit einem hohen Anspruch an optische Komponenten und Systeme. Glas, als robustes optisches Material, rückt dabei zunehmend in den Fokus. Optiken und optische Systeme aus Glas sind eng verknüpft mit Langlebigkeit, Leistungsfähigkeit und Effizienz. Doch birgt der Werkstoff Glas ebenfalls Herausforderungen. Zwar ist der Mensch seit Langem in der Lage hoch präzise Optiken herzustellen, die zunehmenden Stückzahlen, mit denen Anwendungen, wie die oben genannten verknüpft sind, verlangen jedoch nach alternativen Fertigungsstrategien.
Die klassische Prozessfolge aus Schleifen und Polieren erscheint vor dem Hintergrund eines geforderten Volumens nicht länger konkurrenzfähig. Das Umformen, im Falle von Glas, insbesondere das Warmumformen, ist ein vielversprechendes Verfahren, welches bereits heute schon zur Produktion von hoch präzisen Glasoptiken (isotherme Warmumformung) für Anwendungen aus dem Konsumgüterbereich oder weniger präzisen Beleuchtungsoptiken (nicht-isotherme Warmumformung) eingesetzt wird.
Während der Themenbereich der isothermen Warmumformung von Glas im wissenschaftlichen Umfeld Beachtung erzielt hat, konnte sich das nicht-isotherme Warmumformen von Glas bislang einer wissenschaftlichen Analyse entziehen. Dies führt dazu, dass grundlegende Fragestellungen ungeklärt blieben und der erfolgreiche Einsatz des Prozesses maßgeblich an den Erfahrungsschatz der Mitarbeiter gekoppelt ist. So existiert bspw. kein Prozessmodell, das die gekoppelten thermischen und mechanischen Vorgänge während der Warmumformung von Glas beschreibt. Ebenfalls fehlt es gänzlich an einem Verständnis bzgl. des Einflusses der Prozessstellgrößen auf Ergebnisgrößen.
Die vorliegende Arbeit verfolgte das Ziel, ein Prozessmodell für den Warmumformprozess von Glas zur Herstellung optischer Komponenten zu entwickeln, welches als Basis für ein Beschreibungsmodell dient und eine wissensbasierte Auslegung des Prozesses erlaubt. Hierzu werden zunächst die thermo-mechanischen Vorgänge beim nicht-isothermen Warmumformen von Glas in einer FE-Umgebung abgebildet. Hierdurch ist es möglich, Temperatur und Spannungen während des Umformprozesses zu berechnen. Durch ergänzende praktische Versuchsreihen wird zudem der Zusammenhang prozessseitiger Stellgrößen auf das Auftreten von Defekten und den optischen Gangunterschied untersucht.