Das Optikdesign mit Freiformflächen ermöglicht heute moderne optische Systeme, die in dieser Form vor einigen Jahren noch nicht denkbar waren. Jedoch sind die konventionellen glas- und metallbasierten Prozessketten zur Herstellung dieser hochgradig nicht-symmetrischen Designs oft nicht geeignet. Im Gegensatz dazu eröffnet der Einsatz von Kunststoffreplikationsverfahren für funktionsintegrierte, komplexe Freiformoptiken große Potenziale, beispielsweise im Hinblick auf die Größe, das Gewicht und die Wirtschaftlichkeit. Bislang ist das Kunststoffspritzgießverfahren jedoch nicht zur Herstellung von hochpräzisen optischen Flächen geeignet. Die unweigerlich auftretende Schwindung ist oft von einer Größenordnung, welche die optische Funktion des Systems beeinträchtigt. Bislang fehlt es an einer geeignete Vorgehensweise, um mit kompensierten Formeinsätzen gegen diese Schwindung vorzuhalten. Höchstleistungsoptiken aus Kunststoff lassen daher noch immer auf sich warten.

An dieser Stelle setzt diese Dissertation durch eine angepasste Prozesskette zur Herstellung schwindungskompensierter Formeinsätze an. Im Rahmen der Arbeit wird zunächst untersucht, wie die eigentliche Herstellung des Formeinsatzes durch Diamantdrehen auf Ultrapräzisionsmaschinen optimiert werden kann. Zunächst wird daher eine geeignete Flächenbeschreibung entwickelt, mit der sich hochpräzise Sollwerte in Echtzeit während des Bearbeitungsprozesses berechnen lassen. Die Flächenbeschreibung ist so gestaltet, dass eine lokale Anpassung zum Vorhalten gegen Schwindung leicht möglich ist. Anschließend wird die Rückführung fehlerbehafteter Istdaten der abgeformten Optik in eine optische Fläche untersucht. Es erweist sich, dass die Fertigungsabweichungen mittels geeignet parametrierter radialer Basisfunktionen dargestellt werden können. Mit Hilfe einer so kompensierten Ausgangsfläche kann bei erneuter Replikation der schwindungsbedingte Formfehler halbiert werden ohne die Wirtschaftlichkeit des Spritzgießverfahrens zu beeinträchtigen.

Mit Hilfe der in dieser Dissertation vorgestellten Prozesskette eröffnen sich in mehrfacher Hinsicht neue Perspektiven. Einerseits lassen sich die vorgestellten Methoden für die Herstellung ultrapräziser optischer Komponenten mittels Diamantdrehen direkt nutzen. Andererseits ergibt sich eine deutlich gesteigerte und über den Stand der Technik hinaus gehende Formgenauigkeit bei der Replikation komplexer Freiformoptiken.