Optatec 2006: Optische Bauteile präzise vervielfältigen

Gemeinsam mit seiner jüngsten Ausgründung, der Aixtooling GmbH, und drei weiteren Fraunhofer-Instituten nimmt das Fraunhofer-Institut für Produktionstechnologie IPT auch in diesem Jahr wieder an der Optik-Fachmesse Optatec in Fraunkfurt/Main teil. Auf dem Fraunhofer-Gemeinschaftsstand in Halle 5, Stand D62/D63 zeigt das Fraunhofer IPT vom 20. bis 23. Juni 2006 verschiedene Highlights seiner aktuellen Forschungs- und Entwicklungsarbeit für die optische Industrie.

Prozesse und Werkzeuge für das Präzisionsglaspressen

Einen wichtigen Schwerpunkt der aktuellen Arbeiten bildet die Replikation optischer Komponenten mit höchster geometrischer Komplexität durch das Präzisionsglaspressen. Beispiele für solche Komponenten sind etwa diffraktive Optiken und Freiformflächen, die in anspruchsvollen optischen Systemen zur Strahlformung eingesetzt werden. Ihre Anwendungsgebiete finden sich in der Medizintechnik, der Laser- und Sensortechnik sowie im Automobilbau. Aufgrund der hohen Relevanz der noch jungen Technologie für den europäischen Markt entwickelt das Fraunhofer IPT in Aachen sowohl die Prozesse für das Präzisionsblankpressen optischer Bauteile als auch die äußerst präzisen Formen aus Hartmetall und verschiedenen keramischen Werkstoffen.

Quarzglas präzise gepresst

Als erste Einrichtung in Europa hat das Fraunhofer IPT im Januar dieses Jahres seine neue Anlage zum Präzisionsblankpressen von Quarzglas in Betrieb genommen. Auf der Optatec präsentiert das Institut nun erste Bauteile, die in der neuen Glaspresse gefertigt wurden. Das Besondere dabei: Bisherige Anlagen und Werkzeuge konnten Glasrohlinge nur bis zu einer Temperatur von 800 °C erwärmen – Quarzglas erfordert jedoch Temperaturen um 1 400 °C, um einen bearbeitungsfähigen Zustand zu erreichen. Die abgeformten Bauteile mit ihrer Durchlässigkeit für Wellenlängen im ultravioletten Bereich des Lichts sind besonders gut geeignet für den Einsatz in der Laser- und Nachrichtentechnik. Das Fraunhofer IPT erarbeitet anhand der neuen Anlage nicht nur die Prozesse für die Präzisionsheißformung solcher optischen Komponenten, sondern entwickelt auch die extrem beanspruchbaren Werkzeuge.

Schneller zu optischen Formeinsätzen

Als alternatives Verfahren zur Herstellung komplexer optischer Bauteile aus Stahl mit hochpräzisen Konturen stellt das Frauhofer IPT das ultraschallunterstützte Diamantdrehen auf der Optatec vor. Besonders interessant ist diese Art der Fertigung von Stahlbauteilen für Unternehmen, die für kleine und mittlere Serien eine Alternative zum zeitaufwändigen Schleifen und Polieren suchen. Zum Einsatz kommen solche Stahlbauteile als Formeinsätze für die Replikation von Optiken aus Kunststoff oder Glas, bei Komponenten für den Automobilbau oder als klassische Maschinenelemente. Zur Bearbeitung des Stahls mit Härten von 43 bis 56 HRC dient ein eigens entwickeltes Werkzeugsystem, das sich leicht in bestehende Präzisions- und Ultrapräzisionsmaschinen integrieren lässt.

Großflächige Mikrostrukturen in optischer Qualität

Als Reaktion auf den wachsenden Bedarf der Industrie an großflächig mikrostrukturierten Kunststoffbauteilen präsentiert das Fraunhofer IPT auf der Messe ein entsprechendes Abformwerkzeug mit optischer Oberflächenqualität. Solche Masterwerkzeuge dienen beispielsweise zur Replikation feinster Strukturen auf Kunststofffolien, die für die Herstellung moderner TFT-Bildschirme eingesetzt werden. Bemerkenswert ist mit 800 x 650 mm² die Größe der Fläche, die anhand des vorgestellten Werkzeugs mit einer Oberflächenqualität von 10 nm Ra und einer Formgenauigkeit von 20 µm strukturiert werden kann. Die hochpräzise Oberfläche des neuen Werkzeugs wird auf einem eigens für solch großflächige Bauteile entwickelten Bearbeitungszentrum durch die Zerspanung mit monokristallinem Diamanten hergestellt.

Ihr Ansprechpartner

Dr.-Ing. Thomas Bergs
Fraunhofer-Institut für
Produktionstechnologie IPT
Steinbachstr. 17
52074 Aachen
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Fax: +49 (0)241 89 04 -61 05
thomas.bergs@ipt.fraunhofer.de