Forum für Wissenschaft, Industrie und Wirtschaft

Hauptsponsoren:     3M 
Datenbankrecherche:

 

Glas prägen – auf Mikrometer genau

01.12.2010
Auf die Linse kommt es an: Gelänge es, Linsenarrays aus Glas zu prägen, könnte man damit handliche Beamer bauen. Fraunhofer-Forscher haben nun ein Verfahren entwickelt, das es erstmals erlaubt, dieses entscheidende Bauteil mit hoher Genauigkeit in Serie herzustellen.

Beamer werden immer kleiner. Seit Bilder und Filme so gut wie überall elektronisch verfügbar sind, werden Projektoren benötigt, um diese in Großformat auf Wände zu werfen.


Das fertig geprägte Linsenarray steht schräg hinter dem unteren Formeinsatz des Prägewerkzeugs. (© Fraunhofer IWU)

In Beamern steckt eine Optik, die das Licht der punktförmigen Quelle so verteilt, dass das Bildfeld gleichmäßig hell erleuchtet ist. Bisher benutzte man dafür komplizierte Optiken, die aus mehreren hintereinander angeordneten Linsen bestehen. Neuerdings gibt es für den gleichen Zweck jedoch Linsenarrays, die flach sind und aus Tausenden identischer Mikrolinsen bestehen.

Sie benötigen wesentlich weniger Bauraum und müssen nicht erst mühsam zusammengesetzt und justiert werden. Derartige Arrays kann man bislang mit Prägeverfahren nur aus Kunststoff herstellen. Da aber bei konventionellen Beamern die Lichtquelle so heiß ist, dass sie dieses Material zum Schmelzen bringt, haben nun Jan Edelmann und sein Team am Fraunhofer-Institut für Werkzeugmaschinen und Umformtechnik IWU in Chemnitz ein Verfahren entwickelt, mit dem man die Arrays auch aus Glas fertigen kann.

Bei Temperaturen zwischen 600 und 900 Grad Celsius wird die Kontur des Linsenarrays von Prägestempeln in das zähe Glas übertragen. »Das Hauptproblem besteht darin, das Material genau bei der Temperatur zu halten, bei der es zwar schon formbar, aber noch nicht flüssig ist«, erklärt der Projektleiter. »Nur so ist es möglich, aus diesem Werkstoff Bauteile zu fertigen, die auf wenige Mikrometer genau die vorgegebenen Toleranzen einhalten.«

Zunächst einmal muss das Werkzeug, also die Prägeform, aus Hartmetall hergestellt werden. Dies geschieht mit ultrapräzisen Schleifmaschinen. »Wir müssen aber schon vorher mit einrechnen, dass sich sowohl Glas als auch Werkzeug bei hohen Temperaturen ausdehnen, allerdings in unterschiedlicher Weise«, sagt Edelmann. »Die Prägeform hat also eine etwas andere Form als das Werkstück, das man damit herstellen will.« Wenn man bedenkt, dass hier auf einer Fläche von nur fünf Quadratzentimetern 1700 völlig identische, rechteckige Mikrolinsen angeordnet sind, erhält man einen Eindruck von der Präzision, mit der man hier arbeiten muss. So wundert es nicht, dass es Stunden dauert, um die Form herzustellen. Sie wird am Ende noch mit einer Verschleißschutzschicht aus Edelmetall versehen.

Beim Prägevorgang, der in einer Vakuumkammer erfolgt, ist es wichtig, Glas und Werkzeug auf konstanter Temperatur zu halten, bis das geprägte Werkstück die Form wieder verlassen hat. Der Grund: Beim Abkühlen zieht sich das Glas mehr zusammen als das Werkzeug. Es würden Spannungen entstehen, und die nur wenige Millimeter dicke Linse könnte zerbrechen. Um das Werkstück leichter bearbeiten zu können, haben die IWU-Forscher es für die Halterung mit einem Rand versehen. Auch hier ist höchste Präzision gefragt. Die beiden Stempel müssen genau aufeinander ausgerichtet sein, und beim Zusammendrücken der Werkzeuge darf nichts verrutschen oder verdrehen.

Das IWU-Team hat all diese Probleme erfolgreich gelöst und aus hochbrechendem Glas Arrays hergestellt, deren Oberflächen extrem glatt und deren Ausrichtfehler über alle 1700 Mikrolinsen kleiner als 20 Mikrometer ist. »Das ist bisher weltweit einzigartig«, freut sich Edelmann. Das Verfahren eignet sich für die Serienproduktion und könnte den Preis für derartige Bauteile auf ein Zehntel des Werts von heutigen Optiken drücken. Außerdem sind derartige Arrays nicht nur für Beamer wichtig. Sie können auch dazu dienen, Laserstrahlen aufzuweiten und zu homogenisieren – etwa für industrielle Schweißmaschinen.

Jan Edelmann | Fraunhofer Mediendienst
Weitere Informationen:
http://www.fraunhofer.de/presse/presseinformationen/2010/12/glas-mikrometer-genau-praegen.jsp

Weitere Berichte zu: Arrays Beamer Linse Linsenarrays Mikrometer Prägeform Temperatur Werkstück Werkzeug

Weitere Nachrichten aus der Kategorie Materialwissenschaften:

nachricht Keramik ohne Brennofen
28.02.2017 | Eidgenössische Technische Hochschule Zürich (ETH Zürich)

nachricht Forscherin entwickelt elektronische Textilstruktur für Medizinprodukte
17.02.2017 | Hochschule Niederrhein - University of Applied Sciences

Alle Nachrichten aus der Kategorie: Materialwissenschaften >>>

Die aktuellsten Pressemeldungen zum Suchbegriff Innovation >>>

Die letzten 5 Focus-News des innovations-reports im Überblick:

Im Focus: Mit Künstlicher Intelligenz das Gehirn verstehen

Wie entsteht Bewusstsein? Die Antwort auf diese Frage, so vermuten Forscher, steckt in den Verbindungen zwischen den Nervenzellen. Leider ist jedoch kaum etwas über den Schaltplan des Gehirns bekannt.

Wie entsteht Bewusstsein? Die Antwort auf diese Frage, so vermuten Forscher, steckt in den Verbindungen zwischen den Nervenzellen. Leider ist jedoch kaum etwas...

Im Focus: Wie Proteine Zellmembranen verformen

Zellen schnüren regelmäßig kleine Bläschen von ihrer Außenhaut ab und nehmen sie in ihr Inneres auf. Daran sind die EHD-Proteine beteiligt, die Professor Oliver Daumke vom MDC erforscht. Er und sein Team haben nun aufgeklärt, wie sich diese Proteine auf der Oberfläche von Zellen zusammenlagern und dadurch deren Außenhaut verformen.

Zellen schnüren regelmäßig kleine Bläschen von ihrer Außenhaut ab und nehmen sie in ihr Inneres auf. Daran sind die EHD-Proteine beteiligt, die Professor...

Im Focus: Safe glide at total engine failure with ELA-inside

On January 15, 2009, Chesley B. Sullenberger was celebrated world-wide: after the two engines had failed due to bird strike, he and his flight crew succeeded after a glide flight with an Airbus A320 in ditching on the Hudson River. All 155 people on board were saved.

On January 15, 2009, Chesley B. Sullenberger was celebrated world-wide: after the two engines had failed due to bird strike, he and his flight crew succeeded...

Im Focus: „Vernetzte Autonome Systeme“ von acatech und DFKI auf der CeBIT

Auf der IT-Messe CeBIT vom 20. bis 24. März präsentieren acatech – Deutsche Akademie der Technikwissenschaften und das Deutsche Forschungszentrum für Künstliche Intelligenz (DFKI) in Kooperation mit der Deutschen Messe AG vernetzte Autonome Systeme. In Halle 12 am Stand B 63 erwarten die Besucherinnen und Besucher unter anderem Roboter, die Hand in Hand mit Menschen zusammenarbeiten oder die selbstständig gefährliche Umgebungen erkunden.

Auf der IT-Messe CeBIT vom 20. bis 24. März präsentieren acatech – Deutsche Akademie der Technikwissenschaften und das Deutsche Forschungszentrum für...

Im Focus: Kühler Zwerg und die sieben Planeten

Erdgroße Planeten mit gemäßigtem Klima in System mit ungewöhnlich vielen Planeten entdeckt

In einer Entfernung von nur 40 Lichtjahren haben Astronomen ein System aus sieben erdgroßen Planeten entdeckt. Alle Planeten wurden unter Verwendung von boden-...

Alle Focus-News des Innovations-reports >>>

Anzeige

Anzeige

IHR
JOB & KARRIERE
SERVICE
im innovations-report
in Kooperation mit academics
Veranstaltungen

Nebennierentumoren: Radioaktiv markierte Substanzen vermeiden unnötige Operationen

28.02.2017 | Veranstaltungen

350 Onlineforscher_innen treffen sich zur Fachkonferenz General Online Research an der HTW Berlin

28.02.2017 | Veranstaltungen

23. VDMA-Arbeitsberatung „Engineering und Konstruktion“ am 2. März 2017 an der TH Wildau

28.02.2017 | Veranstaltungen

 
VideoLinks
B2B-VideoLinks
Weitere VideoLinks >>>
Aktuelle Beiträge

Eine Atomfalle für die Wasserdatierung

28.02.2017 | Geowissenschaften

Zellen passen sich ultraschnell an die Schwerelosigkeit an

28.02.2017 | Medizin Gesundheit

Maus-Stammzellen auf Chip könnten Tierversuche ersetzen

28.02.2017 | Biowissenschaften Chemie