Dass sich Materialien bei Wärme ausdehnen und bei Kälte zusammenziehen, ist eine scheinbar unumstößliche physikalische Gegebenheit. ZERODUR® Glaskeramik ignoriert dies seit 50 Jahren. Weil sie es kann. Ein Werkstoff wie aus einer anderen Welt. Ein Werkstoff, der schon immer seiner Zeit voraus ist. Ein Werkstoff, der sich praktisch nicht ausdehnt? Um diese heldenhafte Stärke von ZERODUR® Glaskeramik in Zahlen auszudrücken, benötigt man viele Nullen und einen bildhaften Vergleich. Zehn Kilometer lange Eisenbahnschienen aus Stahl dehnen sich bei einer Temperaturerhöhung von 20 Grad Celsius um zwei Meter aus. Unter gleichen Bedingungen wäre es bei ZERODUR® Glaskeramik nur ein Millimeter. Auf ein Spiegelsegment des Extremely Large Telescope (ELT) mit 1,45 Meter Durchmesser umgerechnet, würde dies aufgrund des geringen thermischen Ausdehnungskoeffizienten der Glaskeramik nur eine Abweichung im millionstel Millimeterbereich bedeuten, also 0,000001 Millimeter. Ein unvorstellbar kleiner Wert. Daher trägt ZERODUR® Glaskeramik ihren Namen durchaus zu Recht: null Ausdehnung.

Aber woher kommen diese Superkräfte, zu denen noch eine völlig isotrope Struktur, eine extrem hohe Homogenität und eine porenfreie Oberfläche gehören? Chemisch betrachtet ist ZERODUR® Glaskeramik ein Lithium-Aluminium-Silikat, also ein Hybrid aus Glas und Kristallen. Das Geheimnis ist die ausbalancierte Mischung von 30 bis 50 Nanometer kleinen Kristallen, die in eine Glasmatrix eingebettet sind. Das Grundrezept ist seit der Patentanmeldung 1967 nahezu unverändert. Einem Team von Werkstoffspezialisten um den späteren SCHOTT Vorstand für Forschung & Entwicklung, Dr. Jürgen Petzoldt, war es gelungen, durch findige Prozesstechnik diese besondere Glaskeramik zu entwickeln.
Homogen und porenfrei auch bei Bauteilen bis zu 4 Metern: ZERODUR® setzt Maßstäbe.
Homogen und porenfrei auch bei Bauteilen bis zu 4 Metern: ZERODUR® setzt Maßstäbe.
Geburtsstunde von ZERODUR® Glaskeramik: Die Produktion des Werkstoff s wurde seit 1968 immer weiter optimiert.
Geburtsstunde von ZERODUR® Glaskeramik: Die Produktion des Werkstoffs wurde seit 1968 immer weiter optimiert.
Despite a nearly identical formula to the original one, the material has continually developed over the last five decades simply because SCHOTT’s knowledge has also deepened over time. Today, customers can count on customized ZERODUR® glass-ceramic products, including an individualized distribution of the linear expansion, also known as the Alpha value. “Our capabilities for this material run very deep, and I am certain no other competitor has the expertise to match,” assures Thomas Werner. The 54-year-old is head of the SCHOTT internal ELT project and was the measurement engineer during the manufacture of the mirror substrates for the Very Large Telescope (VLT). “Working together with the customer we continously optimized ZERODUR®,” explained Werner. Currently, SCHOTT has made a mid-doubledigit million euro investment in its glass-ceramic competence center in Mainz, Germany.

Today, the primary components of the world’s most important reflector telescopes are made of ZERODUR®. The list includes the VLT’s four primary mirrors, each with a diameter of 8.20 meters, produced utilizing the largest monolithic glass components ever. “ZERODUR® not only ‘fl exes its muscles’ for the space industry, but also for commercial high-tech applications which demand the highest precision including measurement technology, the aerospace and semiconductor industries and FPD technology,” says Dr. Thomas Westerhoff, Head of Strategic Marketing for ZERODUR®. A success that would not have been possible had it not been for its use in spectacular astronomy projects. Thus, the European Southern Observatory (ESO) has paid tribute to the technological milestone in the development of materials in an unusual manner. Even if the ELT does not receive its first light until 2024 in Chile, you can still stand in awe today and touch a hexagonal segment of ZERODUR® glass-ceramic in the new ESO Supernova Planetarium and Visitor Center near Munich.
ZERODUR® glass-ceramic is particularly in demand in the aerospace industry.
ZERODUR® glass-ceramic is particularly in demand in the aerospace industry. The ablation of the material into a triangle isogrid structure makes it possible to produce super light, yet extremely stable mirrors.

Where ZERODUR® glass-ceramic is used

IC Lithography

Aviation

Metrology

ZERODUR® glass-ceramic offers the highest precision in chip production. The extremely small structures of modern integrated circuits for computers and smartphones are made using ZERODUR® glass-ceramic components. ZERODUR® glass-ceramic in ring laser gyroscopes aids in aircraft and submarine navigation. The gyroscope measures minute changes in direction. ZERODUR® glass-ceramic supports high-precision measurement technology for lengths and angles. It serves as a substrate for precision length and angle standards and facilitates the exact positioning of subsystems in mechanical and manufacturing engineering.
     

FPD Lithography

Space

Astronomy

ZERODUR® glass-ceramic is used to produce LCD (Liquid Crystal Displays) and OLED (Organic Light Emitting Diode) displays. It serves as the optical substrate mirror material for photomask imaging on display glass surface. The extraordinary dimensional stability of ZERODUR® glass-ceramic in the presence of temperature changes has led to 40 years of heritage for spaceborne applications. Light weighted ZERODUR® mirror blanks are used in earth observation and astrophysics payloads. ZERODUR® glass-ceramic has become the standard mirror substrate for ground-based stellar and solar observations. It has proven itself for more than 40 years as a substrate material for telescope mirrors.
July 13th, 2018
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