A possibilidade de fabricação de elementos ópticos transmissivos no espectro infravermelho através do emprego da tecnologia de usinagem de ultraprecisão com ferramentas de diamante monocristalino abre novas perspectivas para a produção de lentes anesféricas com alta qualidade de forma, superficial e dimensional. Com isto é possível melhorar o rendimento de sistemas ópticos que trabalham no comprimento de onda infravermelho ao mesmo tempo em que podem ser reduzidos os custos de produção destes sistemas. Entretanto, para uma aplicação da tecnologia de usinagem com diamante para a produção destes elementos é necessário um profundo conhecimento dos fenômenos que regem a usinagem dúctil de materiais de comportamento frágil, já que os materiais empregados para elementos ópticos transmissivos no espectro infravermelho são de comportamento assim chamado de "duro e frágil". Novos avanços na eficiência do processo de usinagem e na qualidade final da peça estão limitados por um incompleto conhecimento dos mecanismos básicos que governam este processo de fabricação. Vários trabalhos de pesquisa neste campo já esclareceram muitos destes fenômenos, todavia ainda restam muitos problemas a serem resolvidos antes que se possa considerar esta tecnologia como dominada.
A fabricação de peças com altíssima qualidade superficial, de forma e dimensional, exigidas no campo da óptica, somente pode ter sucesso com o domínio dos fatores de influência sobre o resultado final de trabalho. Em uma área onde as rugosidades típicas encontram-se na ordem de grandeza de poucos nanometros e os desvios de forma admitidos são normalmente inferiores a 1 pm, é necessário conhecer a influência que fatores como as condições do meio-ambiente, vibrações, parâmetros de usinagem, condições gerais de trabalho, estado da ferramenta, comportamento da máquina- ferramenta e material da peça, entre outros, exercem sobre a qualidade final da peça. Uma otimização do processo de fabricação com base apenas nos dados teóricos não é possível, entretanto, em função da grande quantidade de fatores de influência.
Principalmente na usinagem de ultraprecisão de sulfeto de zinco e Cleartran, assim como germânio, ainda faltam conhecimentos sobre a qualidade possível de se obter e sobre a
influência que os parâmetros de usinagem e as variáveis de processo têm sobre o resultado final de trabalho. Devido aos progressos na obtenção de sulfeto de zinco e Cleartran de alta pureza através da tecnologia CVD (Chemical Vapour Deposition), de maneira que suas características ópticas sejam semelhantes às do selenito de zinco, é de se esperar que tais materiais venham a ter no futuro um emprego cada vez maior em aplicações ligadas ao espectro infravermelho. Isto ocorre porque, embora o selenito de zinco tenha excelentes características ópticas, é tóxico e de manuseio perigoso, característica inexistente no sulfeto de zinco e Cleartran. O germânio, por sua vez, tem sua importância como material infravermelho já longamente reconhecida, e deve também ser estudado mais profundamente. Desta maneira, fez-se necessária uma análise sistemática do comportamento destes materiais para as diferentes condições de trabalho e uma otimização do seu processo de fabricação. Somente assim é possível uma garantia da qualidade e uma aplicação econômica desta tecnologia.
Com o objetivo de verificar o comportamento de cristais infravermelhos durante a microusinagem, é planejada uma pesquisa sistemática da influência do avanço, da profundidade de corte, da geometria da ferramenta e de diversas outras variáveis de processo de importância sobre a qualidade superficial da peça gerada. Para isto, devem ser realizados ensaios de usinagem em sulfeto de zinco, Cleartran e germânio com diamante sob diferentes condições de trabalho e analisada a rugosidade e qualidade óptica do elemento fabricado, comparando-se estes resultados com os já existentes para o germânio. Com base nos resultados obtidos, devem ser determinados os parâmetros mais adequados à produção de elementos ópticos em cada um dos materiais ensaiados e analisada com profundidade a influência que as diversas variáveis de processo têm sobre o resultado final de trabalho.
Devido ao seu nível extremamente baixo, as componentes de força na usinagem de ultraprecisão de materiais infravermelhos praticamente não foram, até o momento, pesquisadas. As forças durante a usinagem permitem, entretanto, aprofundar os conhecimentos sobre os fenômenos que regem o processo de corte. Para que isto seja possível é necessário, entretanto, desenvolver um sistema capaz de medir forças na usinagem em níveis significativamente inferiores a 100 mN, e com auxílio do mesmo, analisar o comportamento das forças sob diferentes condições de trabalho. Neste sentido,
deve ser projetado, construído e testado um sistema para medição de forças na usinagem de ultraprecisão destes materiais.
Além do projeto e construção de um sistema para medição de forças na usinagem com diamante de sulfeto de zinco, Cleartran e germânio, deve ser analisada a influência do avanço, da profundidade de corte, da velocidade de corte, do fluido de corte e de outras variáveis do processo sobre o nível e comportamento das forças de corte e passivas, de modo a estabelecer relações entre as mesmas e as diferentes condições de trabalho. Também a relação entre as forças e a qualidade superficial obtida deve ser analisada. Com isto, torna-se possível um maior entendimento dos fenômenos que ocorrem na microusinagem de materiais duros e frágeis, em especial de cristais infravermelhos, e uma otimização do processo de fabricação, com conseqüente aumento na qualidade e redução dos custos de fabricação.