2020 2010 Manufacturing Requirements 2000 - - PDF document

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Presented ¡By: ¡ Presented ¡By: ¡

Freedom ¡of ¡Freeforms ¡

Current ¡Capabili8es, ¡Lessons ¡Learned ¡ and ¡Future ¡Opportuni8es ¡

Jessica ¡DeGroote ¡Nelson, ¡MaBhew ¡Brophy, ¡ Kate ¡Medicus, ¡Mark ¡Walters ¡and ¡Michael ¡ Mandina ¡

October ¡2014 ¡

Advancement ¡of ¡Precision ¡Op8cs ¡Manufacturing ¡ ¡

2 ¡

Freeform ¡ ¡

2020 ¡

Aspherical/ ¡ ¡ Freeform ¡ ¡ ¡ ¡ ¡ Mid-­‑spa<al ¡ Frequency ¡ Smoothing ¡ ¡ High ¡Precision ¡ (λ/50) ¡ Aspheres ¡

2010 ¡

Rota<onally ¡ Symmetric ¡ Aspheres ¡ ¡ ¡ ¡ ¡ ¡

Determinis<c ¡ Polishing ¡

¡

S<tching ¡ Interferometry ¡ ¡

¡ ¡ ¡ ¡2000 ¡ ¡

Automated ¡ Spherical ¡ Processing ¡ ¡ ¡ ¡ CNC ¡Machining ¡ ¡ Less ¡ Dependent ¡on ¡ Ar<sans ¡ ¡

¡

¡ ¡ ¡ ¡ ¡ ¡ ¡ ¡1990

¡ ¡ ¡ ¡

Tradi<onal ¡ ¡ ¡ ¡ ¡ ¡ Grind ¡& ¡Polish ¡ Methods ¡ ¡

¡ ¡ ¡ ¡ ¡ ¡ ¡Pre-­‑1980

¡ ¡

Next ¡ Genera<on ¡ Technologies ¡ ¡

Design ¡flexibility ¡ Off-­‑axis ¡designs ¡ Compact ¡systems ¡

Complexity ¡ Manufacturing ¡Requirements ¡

Spherical ¡ Aspherical ¡ ¡ Freeform ¡ ¡

“If ¡I ¡design ¡it, ¡can ¡you ¡really ¡make ¡it?” ¡

3 ¡

10/15/14 ¡ 2 ¡

“If ¡I ¡design ¡it, ¡can ¡you ¡really ¡make ¡it?” ¡

• What ¡is ¡possible ¡today? ¡

− Where ¡to ¡start? ¡ − Current ¡manufacturing ¡and ¡tes8ng ¡process ¡

• Aspheres ¡
• Freeforms ¡
• Examples ¡

− Current ¡limita8ons ¡and ¡uncertain8es ¡ − First ¡draV ¡of ¡a ¡freeform ¡tolerancing ¡chart ¡ ¡

• What ¡will ¡be ¡possible ¡tomorrow? ¡

− Future ¡work ¡

4 ¡

“If ¡I ¡design ¡it, ¡can ¡you ¡really ¡make ¡it?” ¡

• What ¡is ¡possible ¡today? ¡

− Where ¡to ¡start? ¡ − Current ¡manufacturing ¡and ¡tes8ng ¡process ¡

• Aspheres ¡
• Freeforms ¡
• Examples ¡

− Current ¡limita8ons ¡and ¡uncertain8es ¡ − First ¡draV ¡of ¡a ¡freeform ¡tolerancing ¡chart ¡ ¡

• What ¡will ¡be ¡possible ¡tomorrow? ¡

− Future ¡work ¡

5 ¡

Great ¡ideas ¡can ¡start ¡on ¡the ¡back ¡of ¡a ¡napkin ¡

• Start ¡by ¡defining ¡the ¡surface ¡
• Op8cal ¡fabricators ¡need ¡a ¡

clear ¡descrip8on ¡of ¡the ¡ desired ¡final ¡op8c ¡

− Describe ¡the ¡Op8cal ¡Surface ¡ ¡

• Equa8on ¡
• Cloud ¡of ¡points ¡
• 3D ¡models ¡are ¡preferred! ¡

6 ¡

10/15/14 ¡ 3 ¡

“If ¡I ¡design ¡it, ¡can ¡you ¡really ¡make ¡it?” ¡

• What ¡is ¡possible ¡today? ¡

− Where ¡to ¡start? ¡ − Current ¡manufacturing ¡and ¡tes8ng ¡process ¡

• Aspheres ¡
• Freeforms ¡
• Examples ¡

− Current ¡limita8ons ¡and ¡uncertain8es ¡ − First ¡draV ¡of ¡a ¡freeform ¡tolerancing ¡chart ¡ ¡

• What ¡will ¡be ¡possible ¡tomorrow? ¡

− Future ¡work ¡

7 ¡

Current ¡op8cal ¡manufacturing ¡and ¡tes8ng ¡ processes ¡

Use ¡aspheres ¡as ¡a ¡baseline ¡to ¡start ¡the ¡discussion ¡

8 ¡

Manufacturing ¡Aspheric ¡Surfaces ¡

• In ¡asphere ¡manufacturing, ¡historically ¡the ¡ga8ng ¡item ¡is ¡

the ¡metrology ¡

− Metrology ¡enables ¡determinis8c ¡correc8on ¡ − Can ¡measure ¡it ¡= ¡Can ¡make ¡it ¡

¡

9

10/15/14 ¡ 4 ¡

10 ¡

Manufacturing ¡Aspheric ¡Surfaces ¡

• In ¡asphere ¡manufacturing, ¡historically ¡the ¡ga8ng ¡item ¡is ¡

the ¡metrology ¡

− Metrology ¡enables ¡determinis8c ¡correc8on ¡ − Can ¡measure ¡it ¡= ¡Can ¡make ¡it ¡

¡

11

Manufacturing ¡Aspheric ¡Surfaces ¡

• In ¡asphere ¡manufacturing, ¡historically ¡the ¡ga8ng ¡item ¡is ¡

the ¡metrology ¡

− Metrology ¡enables ¡determinis8c ¡correc8on ¡ − Can ¡measure ¡it ¡= ¡Can ¡make ¡it ¡

¡

• Departure ¡drives ¡process ¡selec8on ¡

12

10/15/14 ¡ 5 ¡

Manufacturing ¡Aspheric ¡Surfaces ¡

• In ¡asphere ¡manufacturing, ¡historically ¡the ¡ga8ng ¡item ¡is ¡

the ¡metrology ¡

− Metrology ¡enables ¡determinis8c ¡correc8on ¡ − Can ¡measure ¡it ¡= ¡Can ¡make ¡it ¡

¡

• Departure ¡drives ¡process ¡selec8on ¡

13

Freeform ¡ $$$$ ¡

Freeform ¡op8cs ¡manufacturing ¡similar ¡to ¡ high ¡departure ¡and ¡complex ¡aspheres ¡

CNC ¡Generate ¡ Pre-­‑Polish ¡ Measurement ¡ Determinis8c ¡Figure ¡ Correc8on ¡ VIBE ¡Smoothing ¡ ¡ ¡ ¡ ¡ ¡ ¡ ¡ ¡ ¡ ¡ ¡ ¡ ¡ (If ¡Necessary) ¡

14 ¡

• Freeform ¡shape ¡typically ¡ini8ated ¡at ¡genera8on ¡
• Measurement ¡is ¡also ¡ga8ng ¡item ¡

Complexity ¡increases ¡with ¡freeforms ¡

LiBle ¡to ¡no ¡symmetry ¡ Harder ¡to ¡manufacture ¡ Harder ¡to ¡measure ¡

Freeform ¡Manufacturing ¡Process ¡

CNC ¡genera8on ¡process ¡produces ¡freeform ¡ shape ¡with ¡minimal ¡surface ¡form ¡error ¡

15 ¡

CNC ¡Generate ¡ Pre-­‑Polish ¡ Measurement ¡ Determinis8c ¡Figure ¡ Correc8on ¡ VIBE ¡Smoothing ¡ ¡ ¡ ¡ ¡ ¡ ¡ ¡ ¡ ¡ ¡ ¡ ¡ ¡ (If ¡Necessary) ¡

10/15/14 ¡ 6 ¡

Pre-­‑polishing ¡required ¡to ¡remove ¡damage ¡while ¡ maintaining ¡freeform ¡shape ¡

16 ¡

CNC ¡Generate ¡ Pre-­‑Polish ¡ Measurement ¡ Determinis8c ¡Figure ¡ Correc8on ¡ VIBE ¡Smoothing ¡ ¡ ¡ ¡ ¡ ¡ ¡ ¡ ¡ ¡ ¡ ¡ ¡ ¡ (If ¡Necessary) ¡

VIBE ¡process ¡removes ¡ material ¡using ¡proprietary ¡ conformal ¡pad ¡technology ¡

17 ¡ 17 ¡ Excerpt ¡from ¡Medicus ¡et ¡al. ¡Op<fab, ¡2013 ¡

Round-­‑Robin ¡ Measurements ¡of ¡ a ¡Toroidal ¡Window ¡ ¡

Kate ¡Medicus ¡ Sco] ¡DeFisher ¡ Marcin ¡Bauza ¡ Paul ¡Dumas ¡ SPIE ¡Op8fab ¡2013 ¡

CNC ¡Generate ¡ Pre-­‑Polish ¡ Measurement ¡ Determinis8c ¡Figure ¡ Correc8on ¡ VIBE ¡Smoothing ¡ ¡ ¡ ¡ ¡ ¡ ¡ ¡ ¡ ¡ ¡ ¡ ¡ ¡ (If ¡Necessary) ¡

Measurement ¡methods ¡involved ¡in ¡the ¡first ¡ Round ¡Robin ¡Toroid ¡measurements ¡ ¡

18 ¡ Excerpt ¡from ¡Medicus ¡et ¡al. ¡Op<fab, ¡2013 ¡ ¡

10/15/14 ¡ 7 ¡

Determinis8c ¡Figure ¡Correc8on ¡process ¡selec8on ¡ depends ¡on ¡material ¡and ¡part ¡geometry ¡

19 ¡

0µm ¡ 10µm ¡

Devia<on ¡from ¡Nominal ¡ CNC ¡Generate ¡ Pre-­‑Polish ¡ Measurement ¡ Determinis8c ¡Figure ¡ Correc8on ¡ VIBE ¡Smoothing ¡ ¡ ¡ ¡ ¡ ¡ ¡ ¡ ¡ ¡ ¡ ¡ ¡ ¡ (If ¡Necessary) ¡

Freeform ¡Examples ¡

Fused ¡Silica ¡Conformal ¡Window ¡ Fused ¡Silica ¡Freeform ¡Arch ¡

20 ¡

Fused ¡Silica ¡Conformal ¡Window ¡

Conformal ¡Window ¡

• 15 ¡x ¡15 ¡cm ¡window ¡
• 30 ¡cm ¡radius ¡in ¡one ¡axis ¡and ¡parabolic ¡

curve ¡along ¡perpendicular ¡axis ¡

Process ¡Flow ¡

• Generate ¡
• VIBE ¡polish ¡
• Measured ¡with ¡Coordinate ¡Measuring ¡

Machine ¡(CMM) ¡

• Sub-­‑aperture ¡figure ¡correc8on ¡

21 ¡

12 ¡micron ¡PV ¡form ¡error ¡ 50 ¡micron ¡PV ¡form ¡error ¡

10/15/14 ¡ 8 ¡

Fused ¡Silica ¡Freeform ¡Arch ¡

Freeform ¡Arch ¡ ¡ “Generic ¡Corrector ¡Op8c” ¡

• 62mm ¡tall, ¡30mm ¡wide, ¡

6mm ¡thick ¡

• Side ¡1 ¡and ¡2 ¡described ¡by ¡

aspheric ¡equa8on ¡

Process ¡Flow ¡

• Generate ¡
• Pre-­‑polish ¡
• Measured ¡with ¡Coordinate ¡

Measuring ¡Machine ¡(CMM) ¡

• Sub-­‑aperture ¡figure ¡

correc8on ¡

¡

22 ¡

Convex ¡Surface: ¡10 ¡micron ¡PV ¡form ¡error ¡

Arrows ¡ correlate ¡data ¡

Freeform ¡Prism ¡

Freeform ¡Prism ¡

• Non-­‑rota8onally ¡

symmetric ¡freeform ¡ prism ¡

Process ¡Flow ¡

• Generate ¡
• Measured ¡with ¡

Coordinate ¡Measuring ¡ Machine ¡(CMM) ¡

• VIBE ¡polish ¡
• Measured ¡with ¡

Coordinate ¡Measuring ¡ Machine ¡(CMM) ¡

¡

23 ¡

Freeform ¡Prism ¡

Freeform ¡Prism ¡

• Non-­‑rota8onally ¡

symmetric ¡freeform ¡ prism ¡

Process ¡Flow ¡

• Generate ¡
• Measured ¡with ¡

Coordinate ¡Measuring ¡ Machine ¡(CMM) ¡

• VIBE ¡polish ¡
• Measured ¡with ¡

Coordinate ¡Measuring ¡ Machine ¡(CMM) ¡

¡

24 ¡

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“If ¡I ¡design ¡it, ¡can ¡you ¡really ¡make ¡it?” ¡

• What ¡is ¡possible ¡today? ¡

− Where ¡to ¡start? ¡ − Current ¡manufacturing ¡and ¡tes8ng ¡process ¡

• Aspheres ¡
• Freeforms ¡
• Examples ¡

− Current ¡limita8ons ¡and ¡uncertain8es ¡ − First ¡draV ¡of ¡a ¡freeform ¡tolerancing ¡chart ¡ ¡

• What ¡will ¡be ¡possible ¡tomorrow? ¡

− Future ¡work ¡

25 ¡

SoV ¡Manufacturing ¡Limits ¡for ¡Aspheres ¡

A]ribute ¡ Form ¡Error ¡< ¡ 0.5 ¡μm ¡ Form ¡Error ¡0.5 ¡ – ¡2μm ¡ Form ¡Error ¡> ¡ 2μm ¡ Freeform ¡

Minimum ¡Local ¡ Concave ¡Radius ¡ (mm) ¡

• ­‑13 ¡
• ­‑12 ¡
• ­‑8 ¡
• ­‑8 ¡

Maximum ¡Sag ¡ (mm) ¡ 25 ¡ 25 ¡ 50 ¡ 50 ¡ Maximum ¡ Departure ¡(mm) ¡ 1 ¡ 20 ¡ 20 ¡ N/A ¡ Metrology ¡ Interferometry ¡ High ¡Resolu8on ¡ Profilometry ¡ Low ¡Resolu8on ¡ Profilometry ¡ Profilometry ¡

26

This ¡represents ¡a ¡general ¡list ¡of ¡sod ¡limits ¡and ¡is ¡intended ¡for ¡reference ¡only. ¡

SoV ¡Manufacturing ¡Limits ¡for ¡Aspheres ¡

A]ribute ¡ Form ¡Error ¡< ¡ 0.5 ¡μm ¡ Form ¡Error ¡0.5 ¡ – ¡2μm ¡ Form ¡Error ¡> ¡ 2μm ¡

Freeform ¡ Minimum ¡Local ¡ Concave ¡Radius ¡ (mm) ¡

• ­‑13 ¡
• ­‑12 ¡
• ­‑8 ¡
• ­‑8 ¡

Maximum ¡Sag ¡ (mm) ¡ 25 ¡ 25 ¡ 50 ¡ 50 ¡ Maximum ¡ Departure ¡(mm) ¡ 1 ¡ 20 ¡ 20 ¡ N/A ¡ Metrology ¡ Interferometry ¡ High ¡Resolu8on ¡ Profilometry ¡ Low ¡Resolu8on ¡ Profilometry ¡ Profilometry ¡

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This ¡represents ¡a ¡general ¡list ¡of ¡sod ¡limits ¡and ¡is ¡intended ¡for ¡reference ¡only. ¡

Precision ¡drives ¡process ¡and ¡metrology ¡which ¡drives ¡maximum ¡departure ¡

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General ¡Comments ¡on ¡Asphere ¡ Manufacturing ¡Limits ¡

Certain ¡combina8ons ¡may ¡not ¡be ¡possible ¡

• Example: ¡Choosing ¡maximum ¡sag ¡with ¡small ¡diameter ¡on ¡concave ¡

Interferometric ¡tes8ng ¡of ¡aspheres ¡is ¡extremely ¡case ¡specific ¡ ¡

• The ¡slower ¡the ¡onset ¡of ¡departure, ¡the ¡more ¡likely ¡interferometric ¡

tes8ng ¡is ¡possible. ¡

During ¡manufacturing ¡the ¡lens ¡is ¡oversized ¡in ¡diameter ¡ ¡

• Be ¡aware, ¡forms ¡well ¡behaved ¡within ¡clear ¡aperture ¡may ¡turn ¡exo8c ¡or ¡

undefined ¡just ¡beyond ¡final ¡diameter. ¡

¡

28 ¡

Suggested ¡Manufacturing ¡Limit ¡for ¡Freeforms ¡

A]ribute ¡ Form ¡Error ¡< ¡ 0.5 ¡μm ¡ Form ¡Error ¡0.5 ¡ – ¡2μm ¡ Form ¡Error ¡> ¡ 2μm ¡ Freeform ¡

Minimum ¡Local ¡ Concave ¡Radius ¡ (mm) ¡

• ­‑13 ¡
• ­‑12 ¡
• ­‑8 ¡
• ­‑8 ¡

Maximum ¡Sag ¡ (mm) ¡ 25 ¡ 25 ¡ 50 ¡ 50 ¡ Maximum ¡ Departure ¡(mm) ¡ 1 ¡ 20 ¡ 20 ¡ N/A ¡ Metrology ¡ Interferometry ¡ High ¡Resolu8on ¡ Profilometry ¡ Low ¡Resolu8on ¡ Profilometry ¡ Profilometry ¡

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This ¡represents ¡a ¡general ¡list ¡of ¡sod ¡limits ¡and ¡is ¡intended ¡for ¡reference ¡only. ¡

Freeform ¡manufacturing ¡similar ¡to ¡high ¡departure ¡and ¡complex ¡aspheres ¡

Measurement ¡is ¡a ¡ga8ng ¡item ¡for ¡freeforms ¡

• “If ¡you ¡can’t ¡measure ¡it ¡you ¡can’t ¡make ¡it” ¡
• Work ¡being ¡done ¡by ¡several ¡companies ¡and ¡organiza8ons ¡

− Example: ¡

30 ¡

10/15/14 ¡ 11 ¡

Standard ¡devia8on ¡map ¡shows ¡good ¡comparison ¡

31 ¡

90 ¡mm ¡x ¡90 ¡mm ¡

• Removed ¡piston, ¡8lt, ¡power ¡x ¡

& ¡y, ¡Zernike ¡spherical ¡and ¡Z16 ¡

• Sampled ¡at ¡same ¡pixel ¡spacing ¡
• Map ¡is ¡standard ¡devia8on ¡of ¡

the ¡five ¡datasets ¡ ¡

• 0.21 ¡µm ¡rms ¡
• Minimal ¡defined ¡structure ¡ ¡

Excerpt ¡from ¡Medicus ¡et ¡al. ¡Op<fab, ¡2013 ¡ ¡

Round ¡Robin ¡Summary ¡and ¡Future ¡Work ¡

• Are ¡manufactures ¡ready ¡for ¡free-­‑forms? ¡

− This ¡comparison ¡shows, ¡yes ¡-­‑ ¡with ¡some ¡caveats ¡ ¡

• More ¡inves8ga8on ¡required ¡to ¡determine ¡why ¡low-­‑order ¡error ¡

does ¡not ¡universally ¡compare ¡

− Alignment ¡features? ¡

• Looking ¡for ¡more ¡par8cipants ¡

− Round ¡Robin ¡toroid ¡can ¡be ¡available ¡for ¡tes8ng ¡other ¡measurement ¡ methods ¡

• Broader ¡impacts ¡regarding ¡free-­‑form ¡manufacturing ¡and ¡

metrology ¡

− How ¡to ¡separate ¡radius ¡error ¡and ¡irregularity? ¡ − How ¡to ¡separate ¡alignment ¡error ¡and ¡irregularity? ¡ ¡ − What ¡is ¡wedge ¡on ¡a ¡free-­‑form? ¡

32 ¡ Excerpt ¡from ¡Medicus ¡et ¡al. ¡Op<fab, ¡2013 ¡ ¡

“If ¡I ¡design ¡it, ¡can ¡you ¡really ¡make ¡it?” ¡

• What ¡is ¡possible ¡today? ¡

− Where ¡to ¡start? ¡ − Current ¡manufacturing ¡and ¡tes8ng ¡process ¡

• Aspheres ¡
• Freeforms ¡
• Examples ¡

− Current ¡limita8ons ¡and ¡uncertain8es ¡ − First ¡draV ¡of ¡a ¡freeform ¡tolerancing ¡chart ¡ ¡

• What ¡will ¡be ¡possible ¡tomorrow? ¡

− Future ¡work ¡

33 ¡

10/15/14 ¡ 12 ¡

Spherical/Flat ¡op8cs ¡manufacturing ¡ tolerances ¡well ¡understood ¡

34 ¡

“SoV” ¡Tolerancing ¡Limits ¡for ¡Aspheric ¡Surfaces ¡

A]ribute ¡ Asphere ¡Tolerancing ¡Limit ¡ Freeform ¡Tolerancing ¡Limit ¡ Glass ¡Quality ¡(nd, ¡vd) ¡ Melt ¡Rebalanced ¡and ¡Controlled ¡ Melt ¡Rebalanced ¡and ¡Controlled ¡ Diameter ¡(mm) ¡ +0, ¡-­‑0.010 ¡ +0, ¡-­‑0.010 ¡ Center ¡Thickness ¡(mm) ¡ ± ¡0.010 ¡ ± ¡0.05 ¡ Clear ¡Aperture ¡ 95% ¡ 100% ¡ Vertex ¡Radius ¡ ± ¡0.1% ¡ NA ¡ Irregularity ¡– ¡Interferometry ¡ (HeNe ¡waves) ¡ 0.05 ¡ S8tching/CGH ¡dependent ¡ Irregularity ¡– ¡Profilometry ¡(μm) ¡ ± ¡0.5 ¡ ¡ ¡ ± ¡1.0 ¡ Wedge ¡Lens ¡– ¡ETD ¡(mm) ¡ ¡ 0.002 ¡ TBD ¡ Bevels ¡– ¡Face ¡Width ¡@ ¡45° ¡(mm) ¡ ± ¡0.05 ¡ ¡ ± ¡0.05 ¡ Scratch ¡– ¡Dig ¡(MIL-­‑PRF-­‑13830B) ¡ 10 ¡– ¡5 ¡ ¡ 10 ¡– ¡5 ¡ Surface ¡Roughness ¡(Å ¡RMS) ¡ 5 ¡ ¡ 10 ¡ ¡

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This ¡represents ¡a ¡general ¡list ¡of ¡sod ¡limits ¡and ¡is ¡intended ¡for ¡reference ¡only. ¡

“SoV” ¡Tolerancing ¡Limits ¡for ¡Freeform ¡Surfaces ¡

A]ribute ¡ Asphere ¡Tolerancing ¡Limit ¡ Freeform ¡Tolerancing ¡Limit ¡ Glass ¡Quality ¡(nd, ¡vd) ¡ Melt ¡Rebalanced ¡and ¡Controlled ¡ Melt ¡Rebalanced ¡and ¡Controlled ¡ Diameter ¡(mm) ¡ +0, ¡-­‑0.010 ¡ +0, ¡-­‑0.010 ¡ Center ¡Thickness ¡(mm) ¡ ± ¡0.010 ¡ ± ¡0.050 ¡ Clear ¡Aperture ¡ 95% ¡ 95% ¡ Vertex ¡Radius ¡ ± ¡0.1% ¡ NA ¡ Irregularity ¡– ¡Interferometry ¡ (HeNe ¡waves) ¡ 0.05 ¡ 0.1 ¡(S8tching/CGH ¡dependent) ¡ Irregularity ¡– ¡Profilometry ¡(μm) ¡ ± ¡0.5 ¡ ¡ ¡ ± ¡1.0 ¡ Wedge ¡Lens ¡– ¡ETD ¡(mm) ¡ ¡ 0.002 ¡ TBD ¡ Bevels ¡– ¡Face ¡Width ¡@ ¡45° ¡(mm) ¡ ± ¡0.05 ¡ ¡ ± ¡0.05 ¡ Scratch ¡– ¡Dig ¡(MIL-­‑PRF-­‑13830B) ¡ 10 ¡– ¡5 ¡ ¡ 10 ¡– ¡5 ¡ Surface ¡Roughness ¡(Å ¡RMS) ¡ 5 ¡ 10 ¡ ¡

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This ¡represents ¡a ¡general ¡list ¡of ¡sod ¡limits ¡and ¡is ¡intended ¡for ¡reference ¡only. ¡

10/15/14 ¡ 13 ¡

Addi8onal ¡informa8on ¡required ¡for ¡Freeform ¡ surface ¡specifica8on ¡

• Surface ¡Form ¡Error ¡ ¡

− What ¡should ¡be ¡removed? ¡

• Separa8ng ¡radius ¡and ¡irregularity ¡
• Alignment ¡errors ¡
• Surface ¡to ¡surface ¡characteriza8on ¡

− Thickness ¡– ¡define ¡where ¡to ¡measure ¡ − Wedge ¡– ¡define ¡where ¡to ¡measure ¡ − Physical ¡datums ¡

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“If ¡I ¡design ¡it, ¡can ¡you ¡really ¡make ¡it?” ¡

• What ¡is ¡possible ¡today? ¡

− Where ¡to ¡start? ¡ − Current ¡manufacturing ¡and ¡tes8ng ¡process ¡

• Aspheres ¡
• Freeforms ¡
• Examples ¡

− Current ¡limita8ons ¡and ¡uncertain8es ¡ − First ¡draV ¡of ¡a ¡freeform ¡tolerancing ¡chart ¡ ¡

• What ¡will ¡be ¡possible ¡tomorrow? ¡

− Conclusion ¡and ¡Future ¡work ¡

38 ¡

“If ¡I ¡design ¡it, ¡can ¡you ¡really ¡make ¡it?” ¡

39 ¡

10/15/14 ¡ 14 ¡

“If ¡I ¡design ¡it, ¡can ¡you ¡really ¡make ¡it?” ¡

40 ¡

Yes* ¡

*Within ¡current ¡manufacturing ¡capability ¡limits ¡and ¡tolerances ¡

J ¡

Conclusion ¡and ¡Future ¡work ¡

• Freeform ¡op8cs ¡manufacturing ¡is ¡possible! ¡
• Presented ¡soV ¡limit ¡for ¡freeform ¡manufacturing ¡limits ¡

and ¡first ¡pass ¡at ¡a ¡freeform ¡tolerancing ¡chart ¡

− New ¡advances ¡being ¡made ¡every ¡day ¡

• On-­‑going ¡and ¡future ¡work ¡to ¡increase ¡precision ¡and ¡

capability ¡for ¡both ¡manufacturing ¡and ¡tes8ng ¡ ¡

• Best ¡way ¡to ¡push ¡freeform ¡manufacturing ¡to ¡the ¡next ¡

level ¡is ¡to ¡start ¡asking ¡manufacturers ¡to ¡make ¡them ¡

− Tell ¡us ¡what ¡you ¡need ¡in ¡the ¡future ¡

41 ¡

A ¡few ¡examples ¡of ¡freeform ¡op8cs ¡

42 ¡

10/15/14 ¡ 15 ¡

Presented ¡By: ¡ Presented ¡By: ¡

Freedom ¡of ¡Freeforms ¡

Current ¡Capabili8es, ¡Lessons ¡Learned ¡ and ¡Future ¡Opportuni8es ¡

Jessica ¡DeGroote ¡Nelson, ¡MaBhew ¡Brophy, ¡ Kate ¡Medicus, ¡Mark ¡Walters ¡and ¡Michael ¡ Mandina ¡

October ¡2014 ¡