Fraunhofer IPT forscht mit neuer Glaspresse an automatisierter Serienproduktion von Optiken
Die neue Glaspresse ermöglicht die automatisierte Fertigung hochpräziser optischer Glaskomponenten. © Fraunhofer IPT
seinen Maschinenpark um eine neue Anlage zum automatisierten Umformen
hochpräziser optischer Glaskomponenten erweitert. Damit kann das Institut
ab sofort als einzige Forschungseinrichtung in Europa Forschungsarbeiten
zur effizienten Kleinserienfertigung kleiner Glasoptiken im Wafer-Level-
Ansatz anbieten. Auch große Einzeloptiken mit einem Durchmesser bis zu 150
Millimetern lassen sich mit der Anlage herstellen.
Die Herstellung komplexer Glasoptiken, wie sie in Kameras, Sensoren oder
medizinischen Geräten zu finden sind, dauert häufig mehrere Wochen. Im
Forschungsprojekt »Optics48« entwickelt das Fraunhofer IPT zurzeit
gemeinsam mit Projektpartnern eine neue Technologiekette, die die
Herstellung solcher Optiken deutlich beschleunigt. Mithilfe digitaler
Fertigungstechnologien, Automation und moderner Maschinentechnik sollen
selbst hochkomplexe Optiken in großen Stückzahlen künftig in nur wenigen
Tagen hergestellt werden.
Reibungsloser Übergang zur Massenproduktion
Mit der neuen Glasumformanlage GMP-415VA-PX des japanischen Herstellers
Shibaura Machine Company (früher: Toshiba Machine Company) verfügt das
Fraunhofer IPT nun als einzige Forschungseinrichtung in Europa über die
Möglichkeit, Kleinserienprozesse für komplexe Wafer-Level-Optiken oder
Mehrkavitätendesigns zu entwickeln und zu optimieren.
»Bisher mussten wir die Optiken nach der Umformung manuell aus der Anlage
entnehmen und neue nachlegen. Dadurch waren wir auf die
Prototypenfertigung in kleinen Stückzahlen beschränkt«, sagt Marcel
Friedrichs, der am Fraunhofer IPT die Forschungsarbeiten zur Glasumformung
leitet. Die neue Anlage hingegen verfügt über einen integrierten
Autoloader, der eine weitgehend automatisierte Produktion ohne manuelle
Eingriffe erlaubt. Dadurch können jetzt Kleinserien bis zu 100 Optiken pro
Stunde hochpräzise umgeformt werden. »Dieser Schritt ist enorm wichtig für
uns und unsere Partner aus der Industrie, denn optimierte
Kleinserienprozesse ermöglichen einen reibungslosen Übergang zur
Massenproduktion«, so Marcel Friedrichs.
Groß im Durchmesser: Umgeformte Glasoptiken bis zu 150 Millimetern
Mit der neuen Anlage kann das Aachener Team nicht nur die Serienproduktion
erforschen. In der besonders großen Prozesskammer lassen sich Glasoptiken
mit einem Durchmesser bis zu 150 Millimetern herstellen. Bisher konnten
die Aachener Forscherinnen und Forscher lediglich Optiken mit einem
maximalen Durchmesser von 110 Millimetern fertigen. Bearbeitet werden
können sowohl optische Gläser für den sichtbaren Bereich als auch
Infrarotgläser.
Integration von Sensorik zur Prozessüberwachung
Mit dem Neuzugang im Maschinenpark vervollständigt das Fraunhofer IPT
seine bereits umfassende Prozesskette für die Glasumformung, die von der
modellbasierten Prozessauslegung und der Werkzeugfertigung – inklusive
eigens entwickelter Werkzeugbeschichtungen – über die isotherme sowie
nicht-isotherme Umformung bis zur Qualitätskontrolle reicht.
Das Aachener Optik-Team plant jetzt, verschiedene Sensoren zur
Prozessüberwachung und für automatisierte Standzeittests der
Beschichtungen in die neue Anlage einzubauen. Damit kann das Team künftig
noch präzisere Analysen und Bewertungen für die automatisierte
Kleinserienfertigungen durchführen und so den Automatisierungsgrad der
Kleinserienfertigung und die Qualität der Optiken weiter verbessern. »Die
Anlage und damit der verstärkte Einsatz fortschrittlicher
Simulationstechniken versetzt uns in die Lage, viele neue Anwendungsfelder
zu erschließen, beispielsweise die Optoelektronik und Quantentechnologien.
Erste Gespräche mit Unternehmen führen wir bereits«, so Marcel Friedrichs.
Weitere Informationen zum Forschungsprojekt »Optics48«
www.ipt.fraunhofer.de/de/proje
Video auf Youtube
https://youtu.be/gXwABnq_LBU
