Forum für Wissenschaft, Industrie und Wirtschaft

Hauptsponsoren:     3M 
Datenbankrecherche:

 

Infrarotlinsen kostengünstig produzieren

01.08.2012
Wärmekameras können Autofahrer bei schlechter Sicht vor Menschen oder Tieren auf der Straße warnen. Doch bislang sind die Geräte sehr teuer. Ein wichtiger Schritt, um sie günstiger zu produzieren, ist nun getan: Die Infrarotlinsen – Bestandteil der Kameras – werden durch ein neues Verfahren bis zu 70 Prozent billiger.

Der Regen prasselt auf das Autodach, in der Dunkelheit ist nur wenig zu erkennen. Das Reh, das aus dem Wald auf die Fahrbahn läuft, taucht aus dem Nichts auf, der Autofahrer kann nicht mehr rechtzeitig reagieren.


Oben: Wärmebild, aufgenommen mit gepressten Linsen in einer Testkamera. Unten: Gepresste Linsen aus Chalkogenidglas.
© Fraunhofer IWM

Eine Möglichkeit, die menschlichen Augen zu »erweitern« und solche gefährlichen Situationen zu entschärfen, sind Mikro-Bolometer: Sie detektieren Infrarotstrahlen – also die Wärme, die ein Lebewesen abgibt – und warnen den Autofahrer im Gefahrenfall über ein akustisches Signal oder eine Warnlampe. Bislang sind diese Geräte mit etwa 2000 Euro allerdings noch recht teuer und nur in Luxusklasseautos im Einsatz.

Herstellungskosten um über 70 Prozent senken
Bauteil für Bauteil sollen diese Geräte nun günstiger werden. Forscherinnen und Forscher am Fraunhofer-Institut für Werkstoffmechanik IWM in Freiburg haben sich die Infrarotlinsen vorgenommen, die sich in den Kameras befinden: »Wir haben ein Herstellungsverfahren für die Linsen entwickelt, mit dem wir die Kosten für diese Komponenten um mehr als 70 Prozent senken können. Dadurch kann sich letztendlich der Preis für die Mikro-Bolometer reduzieren«, sagt Dr. Helen Müller, Wissenschaftlerin am IWM. Üblicherweise stellt man die Linsen aus kristallinen Materialien wie Germanium, Zinkselenid oder Zinksulfid her. Das Problem: Diese Stoffe sind sehr teuer und lassen sich nur mechanisch bearbeiten – mit Schleifen, Polieren oder Diamantdrehen werden sie in die richtige Form gebracht. Es fallen daher hohe Bearbeitungskosten an.

»Wir verwenden statt kristallinen Materialien das amorphe Chalkogenidglas. Seine Erweichungstemperatur, also die Temperatur, bei der es sich verformen lässt, ist niedrig. Wir können es daher über das nicht-isotherme Heißprägen formen«, sagt Müller. Dieses Verfahren erinnert an das Waffelbacken mit einem Waffeleisen: Die Forscher legen das Chalkogenidglas zwischen zwei Presswerkzeuge, die die Form der benötigten Linse vorgeben. Anschließend wird es erwärmt und zwischen den beiden Werkzeugen geformt – das »Waffeleisen« klappt also zu. Nach wenigen Minuten wird das Glas wieder unter die Erweichungstemperatur abgekühlt und entnommen. Und damit ist die Linse bereits perfekt. Im Gegensatz zu herkömmlich gefertigten Optiken muss sie nicht mehr nachbearbeitet werden.

Die so hergestellten Linsen weisen die gleiche gute optische Abbildungsqualität auf wie die polierten. Damit an den Werkzeugen kein Glas hängen bleibt, ist ihre Oberfläche mit antiadhäsiven, nicht haftenden Schichten überzogen, ähnlich der Teflon-Beschichtung beim Waffeleisen. Nun wollen die Wissenschaftler das Verfahren noch weiter in Richtung kostengünstige Massenproduktion verfeinern.

Die Anwendungen für die Mikro-Bolometer – und damit für die kostengünstigen Linsen – beschränken sich nicht auf den Automobilbereich. So ist es beispielsweise denkbar, dass die Geräte ältere Menschen in ihrer Wohnung unterstützen: Stürzen die Senioren, registriert das Bolometer dies und alarmiert Angehörige oder Nachbarn über ein optisches oder akustisches Signal. In Produktionshallen können Bolometer Herstellungsprozesse verschiedener Produkte überwachen und kontrollieren, ob die benötigte Temperatur eingehalten wird oder Mitarbeiter warnen, die sich in gefährlichen Bereichen aufhalten. In Wohnhäusern spüren die Geräte Energielecks auf, etwa undichte Fenster oder schlecht isolierte Mauern.

Dr. Helen Müller | Fraunhofer Forschung Kompakt
Weitere Informationen:
http://www.fraunhofer.de/de/presse/presseinformationen/2012/august/infrarotlinsen-kostenguenstig-produzieren.html

Weitere Nachrichten aus der Kategorie Materialwissenschaften:

nachricht Neue Materialien – Wie Polymerpelze selbstorganisiert wachsen
16.11.2018 | Karlsruher Institut für Technologie

nachricht Emulsionen masschneidern
15.11.2018 | Eidgenössische Technische Hochschule Zürich (ETH Zürich)

Alle Nachrichten aus der Kategorie: Materialwissenschaften >>>

Die aktuellsten Pressemeldungen zum Suchbegriff Innovation >>>

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

Im Focus: Rasende Elektronen unter Kontrolle

Die Elektronik zukünftig über Lichtwellen kontrollieren statt Spannungssignalen: Das ist das Ziel von Physikern weltweit. Der Vorteil: Elektromagnetische Wellen des Licht schwingen mit Petahertz-Frequenz. Damit könnten zukünftige Computer eine Million Mal schneller sein als die heutige Generation. Wissenschaftler der Friedrich-Alexander-Universität Erlangen-Nürnberg (FAU) sind diesem Ziel nun einen Schritt nähergekommen: Ihnen ist es gelungen, Elektronen in Graphen mit ultrakurzen Laserpulsen präzise zu steuern.

Eine Stromregelung in der Elektronik, die millionenfach schneller ist als heutzutage: Davon träumen viele. Schließlich ist die Stromregelung eine der...

Im Focus: UNH scientists help provide first-ever views of elusive energy explosion

Researchers at the University of New Hampshire have captured a difficult-to-view singular event involving "magnetic reconnection"--the process by which sparse particles and energy around Earth collide producing a quick but mighty explosion--in the Earth's magnetotail, the magnetic environment that trails behind the planet.

Magnetic reconnection has remained a bit of a mystery to scientists. They know it exists and have documented the effects that the energy explosions can...

Im Focus: Eine kalte Supererde in unserer Nachbarschaft

Der sechs Lichtjahre entfernte Barnards Stern beherbergt einen Exoplaneten

Einer internationalen Gruppe von Astronomen unter Beteiligung des Max-Planck-Instituts für Astronomie in Heidelberg ist es gelungen, beim nur sechs Lichtjahre...

Im Focus: Mit Gold Krankheiten aufspüren

Röntgenfluoreszenz könnte neue Diagnosemöglichkeiten in der Medizin eröffnen

Ein Präzisions-Röntgenverfahren soll Krebs früher erkennen sowie die Entwicklung und Kontrolle von Medikamenten verbessern können. Wie ein Forschungsteam unter...

Im Focus: Ein Chip mit echten Blutgefäßen

An der TU Wien wurden Bio-Chips entwickelt, in denen man Gewebe herstellen und untersuchen kann. Die Stoffzufuhr lässt sich dabei sehr präzise dosieren.

Menschliche Zellen in der Petrischale zu vermehren, ist heute keine große Herausforderung mehr. Künstliches Gewebe herzustellen, durchzogen von feinen...

Alle Focus-News des Innovations-reports >>>

Anzeige

Anzeige

VideoLinks
Industrie & Wirtschaft
Veranstaltungen

Kalikokrebse: Erste Fachtagung zu hochinvasiver Tierart

16.11.2018 | Veranstaltungen

Können Roboter im Alter Spaß machen?

14.11.2018 | Veranstaltungen

Tagung informiert über künstliche Intelligenz

13.11.2018 | Veranstaltungen

VideoLinks
Wissenschaft & Forschung
Weitere VideoLinks im Überblick >>>
 
Aktuelle Beiträge

Mikroplastik in Kosmetik

16.11.2018 | Studien Analysen

Neue Materialien – Wie Polymerpelze selbstorganisiert wachsen

16.11.2018 | Materialwissenschaften

Anomale Kristalle: ein Schlüssel zu atomaren Strukturen von Schmelzen im Erdinneren

16.11.2018 | Biowissenschaften Chemie

Weitere B2B-VideoLinks
IHR
JOB & KARRIERE
SERVICE
im innovations-report
in Kooperation mit academics