Fraunhofer-Institut für Produktionstechnologie IPTForschungsprojekt »OPTICS48«
Optiken sind aus vielen wichtigen Bereichen wie Medizintechnik, Mobilität und Consumer Electronics nicht wegzudenken. Sie sind essenzielle Bestandteile vieler Anwendungen, beispielsweise Kameras, der Sensorik für das autonome Fahren, hochsensibler medizinischer Geräte wie etwa Endoskope und bei der satellitengestützten Messung von Klimagasen mittels Lasertechnik.
Mit einem wachsenden Anwendungsspektrum steigen auch die Ansprüche an die Optiken: So werden sie nicht nur immer komplexer, etwa in Form von Asphären und Freiformen, sie werden auch immer individueller. Darüber hinaus verkürzen sich die Entwicklungszyklen für fast alle Produkte mit optischen Komponenten und es werden kürzere Fertigungszeiten gefordert. Das ist eine große Herausforderung für die Produktionstechnik, denn die Herstellung solcher hochpräzisen, komplexen Optiken dauert häufig mehrere Wochen.
Optikfertigung binnen 48 Stunden
Es gilt, neue Methoden zu entwickeln, die den Herstellungsprozess deutlich zu verkürzen: Im Forschungsprojekt OPTICS48 entwickeln wir eine neue Technologiekette, mit der wir die Herstellung komplexer Optiken aus Glas deutlich beschleunigen können. Unser Ziel: die Optikfertigung binnen 48 Stunden!
Klassische subtraktive Fertigungstechnologien wie Schleifen und Polieren stoßen hier an ihre Grenzen. Neue digitale Fertigungstechnologien, KI-Methoden und neue Maschinen schaffen hingegen neue Möglichkeiten, immer schneller selbst komplexe Optiken in großen Stückzahlen herzustellen. Fertigungstechnologien wie die laserunterstützte Optikfertigung fördert in Kombination mit Digitalisierungsmethoden, einen disruptiven Technologiewandel, der es ermöglicht erheblich flexibler und agiler zu produzieren und neue Funktionen für smarte Anwendungen in die optischen Systeme einzubringen.
Agile Technologiekette zur Fertigung komplexer Optiken
Im ersten Projektabschnitt kombinieren die Projektpartner die Verfahren »Formgebung durch Glasumformung und Ultrakurzpuls-Laserabtrag«, »Präzisionsformkorrektur«, »Laserpolieren«, »Beschichtung« sowie eine durchgängige messtechnische Begleitung zu einer agilen Technologiekette zur Fertigung komplexer Optiken. Diese implementieren sie anschließend in die Arbeitsumgebung am Fraunhofer IPT.
Der zweite Teil des Projekts behandelt die Themen Digitalisierung und Datenaustausch. Dazu wird der Digitale Schatten des Werkstücks entlang der gesamten Fertigungskette erstellt. Darüber hinaus wird ein neuer Prozess zur cloudbasierten Optikfertigung entwickelt.
Die Technologien werden im letzten Projektabschnitt beispielhaft erprobt, verifiziert und validiert, indem das Projektteam Makro-Optiken für Beleuchtungsanwendungen und Mikro-Optiken für die Medizintechnik innerhalb von 48 Stunden fertigen.
Projektpartner
- Fraunhofer-Institut für Lasertechnik ILT (Koordination)
- Fraunhofer-Institut für Produktionstechnologie IPT
- Fraunhofer-Institut für Schicht- und Oberflächentechnik IST