Präzisionsglaspressen ermöglichen Serienproduktion neuartiger Freiformoptiken und hochpräziser Glaskomponenten

Licht ist formbar. Optiken mit fein strukturierten Oberflächen können einen Lichtstrahl in einen Spot verwandeln, der Schriftzüge darstellen oder Exponate effektvoll ausleuchten kann. Dank ultrapräziser Werkzeuge lassen sich solche »frei geformten« Optiken aus Glas schnell und preiswert pressen. Wie der Vorgang auf einer Toshiba-Glaspresse funktioniert, zeigt das Fraunhofer-Institut für Produktionstechnologie IPT aus Aachen auf der Optatec vom 22. bis 25. Juni 2004 in Frankfurt: Formwerkzeuge, Presse, Optiken und ihre Anwendungen sind auf dem Gemeinschaftsstand der Fraunhofer-Gesellschaft Halle 3, Stand D 65 zu sehen.

Oberflächlich betrachtet sehen »frei geformte« Glasoptiken aus wie ganz normale Linsen. Und doch leisten sie Erstaunliches: Eine einzelne Optik, die das Licht lokal streut und bündelt, kann selbst komplizierte Abbildungen wie beispielsweise Firmenlogos erzeugen, die sich auf eine Leinwand oder auf ein Gebäude projizieren lassen. »Die Strukturierung und Konturierung der Oberfläche, die den Optiken ihre besonderen Eigenschaften verleiht, liegt im Mikro- oder Submikrometerbereich und ist mit bloßem Auge kaum zu erkennen«, erklärt Thomas Bergs, Geschäftsführer am Fraunhofer-Institut für Produktionstechnologie IPT. »Und doch beeinflussen diese winzigen Strukturen das Licht. Wenn man die Brechungs- und Streuungseffekte ausnutzt, kann man gezielt Optiken herstellen, die Licht in die gewünschte Form bringen.«

Frei geformte Glasoptiken lassen sich in einer Presse schnell und günstig produzieren. Die besten Ergebnisse erzielt man mit präzise gefertigten Abformwerkzeugen aus Nickel. Dieses Metall lässt sich mit Diamanten auf wenige Nanometer genau bearbeiten – um die gewünschten Effekte zu erzielen, sind Oberflächenrauheiten von weniger als zehn Nanometern und Formgenauigkeiten von weniger als einem Mikrometer erforderlich. Die Ingenieure am IPT in Aachen nutzen für die Herstellung der Linsen eine vollständige Prozesskette: Sie beginnt mit dem Optikdesign, führt über den Bau der entsprechenden Formen hin zum eigentlichen Abformprozess. Heraus kommen frei geformte Linsen, die mit konventionellen Verfahren wie Schleifen und Polieren nur unter extrem hohem Aufwand gefertigt werden könnten.

»Das Interesse der Industrie am Präzisionspressen von Glas ist sehr groß«, weiß Bergs. »Bei den europäischen Optikunternehmen setzt sich der Herstellungsprozess allerdings nur zögerlich durch, weil es in Europa keinen unabhängigen Werkzeugbau gibt, der die Abformwerkzeuge den Kundenwünschen entsprechend schnell und flexibel liefern könnte.« Der führende kommerzielle Anbieter dieser Technologie, die japanische Toshiba Machine Co., Ltd., will diese Lücke jetzt schließen. Die Japaner arbeiten schon seit längerem mit den Fraunhofer-Forschern zusammen. In einer strategischen Kooperation wollen die Partner jetzt einen unabhängigen Präzisionsformenbau unter dem Dach der WZL Aachen GmbH, einer Ausgründung des Laboratoriums für Werkzeugmaschinen und Betriebslehre WZL der RWTH-Aachen und des IPT, schaffen. »Wenn wir in Europa eine kos-tengünstige Werkzeugfertigung zur Verfügung stellen, ist eine entscheidende Hürde für das Präzisionsglaspressen genommen«, erklärt Bergs. »Der Serienproduktion neuartiger Freiformoptiken und anderer hochpräziser Glaskomponenten wie Spots, Kameralinsen oder Optiken für Mikroskope und medizinische Messgeräte steht dann nichts mehr im Weg. Wir rechnen hier durchaus mit einem Massenmarkt.«

Interessierte Journalisten sind herzlich eingeladen, den Stand der Fraunhofer-Gesellschaft auf der Optatec zu besuchen. Wir erwarten Sie in Halle 3 Stand 65. Für Terminabsprachen wenden Sie sich bitte an Annedore Munde 0 36 41 / 807 370