Spiegel selbst herstellen

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pspirit

pspirit

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Hallo,
ich überlege seit längerem, mir ein Spiegelteleskop selbst zu bauen. Insbesondere den Spiegel selbst würde ich gerne herstellen. Ich denke daran, aus einem Aluminium-Grundkörper spanen den Spiegel zu fräsen. Ich arbeite in einer Firma, in der ich dafür alles zur Verfügung hätte. Wir machen dort Werkstücke auch für den optischen Bereich, Neuland ist eine Bearbeitung als solches für mich also nicht. Es stehen hochgenaue Maschinen zur Verfügung. Nun meine Fragen:
  • Kann das überhaupt funktionieren: Beispielsweise aus einer 50mm dicken Aluminiumplatte mit Durchmesser 400mm einen Spiegel fräsen ?
Oder ist Aluminium als Material wegen temperaturbedingter Verformungen ungeeignet ? Der Spiegel soll nicht beschichtet und auch nicht poliert werden.​
  • Welche Rauhigkeit darf der Spiegel haben. Wir bearbeiten Aluminium mit monikristallinem Diamant und erreichen Rauhigkeiten um Ra 0.01-0.02 Mikrometer. Reicht das ?
  • Der Spiegel selbst würde bei der Größe eine Fertigungs-Genauigkeit von +- 0.001 bis +-0.003mm haben, schätze ich. Reicht auch das ?
  • Wo bekomme ich eine mathematische Beschreibung für den Querschnitt der Linse her (DXF, STEP, mathem. Formel) , um ein NC-Programm zu erstellen ?

Vielen Dank
Holger
 
Hi Holger,

es gab schon Metallspiegel, aber schau dir doch aktuelle Teleskope an.
Zeig mir eines das aus Alu ist.

Hubble Space Telescope, Very Large Telescope.
Alles aus Glas.

Ich kann dir die genaue Begründung für Glas als Grundkörper nicht liefern, aber die gibt es definitiv.

Ich hatte übrigens einen 20cm Spiegel mal selbst geschliffen auf alte traditionelle Weise:
2 Glas-Scheiben mit Korund Schleifpulver dazwischen und dann hin und her.
Eine sehr langwierige und ätzende Prozedur. ;)

Am Ende muss man den Spiegel noch auspolieren. Da geht es dann auch darum die Parabolform bzw. eine kleine Abweichung davon möglichst gut zu erreichen.
Ich glaube selbst bei den heutigen maschinell hergestellten Spiegel wird das immer noch mit viel Handarbeit gemacht.
Geht wohl nicht anders.

Gruß
Peter
 
Hallo Holger,

der Hauptgrund ist, dass Glas einen bei Weitem geringeren Ausdehnungskoeffizienten hat als Aluminium.
Somit hält es die Form wesentlich besser als Alu. Es gibt sogar spezielle Glaskeramiken wie Zerodur oder Sitall, bei
denen das gegen 0 geht.

Gruß Michael
 
Hallo Holger,

bei Cloudy-Nights gab's auch mal 2 Diskussionen über die Herstellung von Alu-Spiegeln "aus dem Vollen".
Wenn Du des englischen mächtig bist, kannst Du Dir das ja mal ansehen...
www.cloudynights.com

manual manufacture of aluminum mirrors - ATM, Optics and DIY Forum - Cloudy Nights

Page 1 of 17 - manual manufacture of aluminum mirrors - posted in ATM, Optics and DIY Forum: I make available to everyone, a simple method of manufacturing small aluminium mirrors. It is a manual manufacturing procedure for small mirrors preferably up to 6 inches. The goal is the initial...
www.cloudynights.com www.cloudynights.com
www.cloudynights.com

Aluminum mirrors. Manufacture using polishing machine - ATM, Optics and DIY Forum - Cloudy Nights

Aluminum mirrors. Manufacture using polishing machine - posted in ATM, Optics and DIY Forum: Hello everyone. Due to questions I have received about polishing the aluminum mirror using polishing machine, I have prepared a brief guidebook. The guidelines are essentially practical as I consider...
www.cloudynights.com www.cloudynights.com

Beantwortet vielleicht nicht alle die Fragen, die Du gestellt hast, aber ich fand die Infos auf diesen Seiten
dennoch recht interessant und umfassend.


Gruß,
Jürgen
 
Hallo Holger, wie zuvor schon beschrieben, ist Alu wegen der Temperaturausdehnung nicht optimal, obwohl die ersten Newtonspiegel aus Metall waren. Lambda/10 muss es nicht zwingend sein. Mindestens Lambda/4 sollte erreicht werden, aber vielleicht schon bei 480nm, also darf kein Fehler größer 120nm also 0,00012 mm sein, die von dir beschriebenen Maschinen sind mehr als 20 mal schlechter, als benötigt.
Damit mit maschinellem Fräsen nicht zu erreichen. Die Grundform könnte natürlich damit vorgefräst werden, aber danach muss Feinschliff und Politur erfolgen.
Grüße Ulrich
 
Hi,
hatte das in meiner Sturm und Drang Zeit auch versucht :)
Zwei Scheiben (d=250mm) drehen lassen, positiv und negativ gekrümmt, verkupfern, vernickeln und hartverchromen lassen,
dann geschliffen, zum polieren bin ich danach nicht mehr gekommen. Nach ~80h schleifen war die
Hartchrom u. Nickel Beschichtung in der mitte wieder weg und es schimmerte rötlich durch.
Danach hab ich es gut sein lassen

-der Abtrag des Metalles ist sehr gering, das Metall ist zäh und gibt nach, platzt nicht weg wie bei Glas.
-bei Blick aus dem Krümmungsradius zeigt sich die ganze Katastrophe der Oberflächenqualität :rolleyes:
nach dem Aufdampfen sah die Oberfläche wellig aus wie ein See in den Steine geworfen wurden.
-bei jedem Neubeginn einer Schleif Session haben zu beginn die beiden Aluscheiben aufeinander geklemmt
das hat sich erst nach einigen Minuten gegeben.
-die Oberfläche war sehr empfindlich gegen Kratzer

Muss aber sagen das ich im Spiegelschleifen keine Erfahrung hatte eventuell hätte man das auch besser hinkriegen können,
aber m.M ist das alles andere als einfach, hatte vorher auch zwei kleinere Alu Scheiben anfertigen lassen aber nicht wie eigentlich geplan damt versuche unternommen. Daneben hatte ich Schleifversuche mit Faseverbudwerkstoffen gemacht - das hat aber auch nicht das erhoffte Ergebnis gebracht.
Beim Polieren war ich noch nicht mal angekommen - eigentlich stand ich noch ziemlich am Anfang.

Kannst es gerne so Versuchen wie du denkst, ich würde allerdings den Spiegel deutlich kleiner machen 100 - 130 mm
und etwas Erfahrung sammeln, schätze beschichten musst du mindestens zum Schluss auf jeden Fall.

Viel Glück :y:


Früher hatten sie glaube ich eine spez. Bronze für die Metall Spg. verwendet, bevor auf Glas gewechselt wurde.
 
Zuletzt bearbeitet:
Hi,

das geniale ist die Physik dahinter.

Wenn man 2 Scheiben aufeinander schleift entsteht automatisch eine Kugeloberfläche.

Wobei, warum die untere immer konkav wird, keine Ahnung. Hat wahrscheinlich mit der Schwerkraftrichtung zu tun. ;)

Gruß
Peter
 
Hallo Holger,

Zu den Formeln für Sphäre und Parabel siehe hier:
Pfeiltiefe

Die von dir genannte Genauigkeit und Oberflächenglätte ist beeindruckend. Was sind das für Maschinen, die so genau fertigen können? Wie wird das Werkstück eingespannt, um sich nur so wenig zu verformen? Wie wird das gemessen?
Leider ist selbst diese ambitionierte Genauigkeit um Faktor 4-20 zu schlecht, je nach Anspruch.

Im oben verklinkten Astrotreff Beitrag habe ich von meinen Versuchen aus meiner Sturm und Drangzeit berichtet. Größtes Problem ist, dass Alu zu sehr schmiert. Außerdem ist es zu weich und kratzempfindlich. Mir ist auch anderswo kein wirklich funktionierendes Beispiel begegnet. Die verlinkten Threads von Cloudynights: Viel Energie, viele interessante Erkenntnisse und am Ende schlafen die Projekte doch erfolglos ein. Hätte man das gleiche Engagement in einen normalen Glasspiegel gesteckt, wäre man längst fertig. Glas zum Spiegelschleifen ist hinreichend homogen und spannungsfrei, lässt sich durch seine amorphe Struktur fast auf Molekülgröße glatt polieren, seine Oberfläche ist hart und dauerhaft.

Eine 400x50 mm Aluscheibe würde ca. 17 kg wiegen, das ist ganz schön schwer. Warum muss das so dick sein?
Das bewährte 400x25 mm Borosilikatglas landet hingegen bei nur nur 7 kg.
 
Wäre die Frage am Donnerstag erschienen, hätte ich diese für einen Aprilscherz gehalten.
 
Hallo Peter,

ungern widerspreche ich dir. Das mit dem automatischen Entstehen der Kugeloberfläche ist richtig. Konkav wird jedoch immer die obere Scheibe, die die später den Spiegel gibt. Glaube mir, habe ich früher selbst probiert.

CS Gerhard
 
Zitat von Schmitti:
Hallo Peter,

ungern widerspreche ich dir. Das mit dem automatischen Entstehen der Kugeloberfläche ist richtig. Konkav wird jedoch immer die obere Scheibe, die die später den Spiegel gibt. Glaube mir, habe ich früher selbst probiert.

CS Gerhard
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Hi Gerhard,
sorry, hast natürlich recht.

Hab' ja selbst einen Spiegel geschliffen.
Beim Polieren bringt man ja auch das Polierwachs auf die untere Scheibe auf.

Gruß
Peter
 
Servus. Ich habe auch ein Projekt gestartet:
Screenshot_20210410-121433_Gallery.jpg
 
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