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10/14/2019 17:10

Technologiemodul senkt Ausschussrate von Mikrolinsen auf ein Minimum

Susanne Krause Externe und interne Kommunikation
Fraunhofer-Institut für Produktionstechnologie IPT

    Das enorme Potenzial mikrooptischer Systeme zeigt sich bereits heute in der Kommunikationstechnik und Konsumgüterindustrie, wo Kunststoffoptiken mit nur wenigen Millimetern Durchmesser als Kameraobjektive in Mobiltelefonen eingesetzt werden.
    Bei der geforderten hohen Präzision liegt die Ausschussrate in der Massenproduktion solcher hochpräzisen Baugruppen oft bei bis zu 40 Prozent. Das Fraunhofer-Institut für Produktionstechnologie IPT aus Aachen hat gemeinsam mit seinen Projektpartnern Innolite GmbH und Polyoptics GmbH nun einen neuen Produktionsansatz entwickelt, um die Mikrooptik-Systeme aus mehreren einzelnen Linsen mit verschiedenen Brennweiten modular aufzubauen.

    Durch den neuen Produktionsansatz werden optische Abweichungen kompensiert und die Ausschussrate auf einen niedrigen einstelligen Prozentbereich minimiert. Bei optischen Systemen führen bereits kleine Formabweichungen zu starken funktionalen Abweichungen. Dieser Effekt wird umso deutlicher, je kleiner die Optik ist. Für die Produktfunktion mikrooptischer Systeme ist deshalb eine hochpräzise Fertigung der Einzelkomponenten sowie exakte Ausrichtung und Fixierung unerlässlich – häufig mit einer Genauigkeit von wenigen Mikrometern oder wenigen Mikroradiant. Bei einer Massenproduktion steigt hier schnell der Investitionsaufwand und lässt sich auch durch Minimierung der Fertigungskosten – häufig durch die Produktion in Niedriglohnländern – nur schwer ausgleichen. Genau an dieser Stelle setzt das Forschungsprojekt »HiTecMass« an.

    Kombination von Prozessen kompensiert Toleranzabweichungen

    Im Projekt wurde eine effiziente Wertschöpfungskette entwickelt, die kostengünstige Herstellungsverfahren für Mikrooptiken mit sensorintegrierten intelligenten Montageverfahren kombiniert. Dazu setzt das Konsortium unter anderem auf ein serientaugliches Werkzeugkonzept für den Spritzguss, mit dem sich die Kunststofflinsen mit höchster Qualität produzieren lassen. Eine der Herstellung direkt nachgelagerte messtechnische Charakterisierung der individuellen Mikrooptiken und die Weitergabe der Informationen an die Montagelinie schafft die Voraussetzungen für die massentaugliche Montage des Gesamtsystems unter höchsten Toleranzanforderungen. Mithilfe eines sogenannten »Tolerance-Matching-Verfahrens« können geeignete Linsen so miteinander kombiniert werden, dass sich die Toleranzabweichungen der Einzeloptiken, die durch den Spritzgießprozess entstehen, wechselseitig kompensieren.

    Fertigung mikrooptischer Systeme: Standort Deutschland wird gestärkt

    Durch das neue Fertigungskonzept lässt sich nicht nur die Produktqualität verbessen, sondern auch die Ausschussrate senken. Gleichzeitig sinkt der Investitionsaufwand für die Fertigung mikrooptischer Systeme, sodass ihre Produktion nicht mehr in Niedriglohnländer ausgelagert werden muss und das Land Nordrhein-Westfalen als Produktionsstandort für hochwertige und hochpräzise mikrooptische Systeme gestärkt werden kann.

    Projektkonsortium

    - Fraunhofer-Institut für Produktionstechnologie IPT (Projektkoordination)
    - Innolite GmbH
    - Polyoptics GmbH

    Das Projekt »HiTecMass« wurde durch Mittel des Europäischen Fonds für regionale Entwicklung (EFRE) 2014-2020 gefördert (Förderkennzeichen: EFRE-0800326).


    Contact for scientific information:

    Marvin Berger M.Sc.
    Fraunhofer-Institut für Produktionstechnologie IPT
    Steinbachstr. 17
    52074 Aachen
    Telefon +49 241 8904-605
    marvin.berger@ipt.fraunhofer.de
    www.ipt.fraunhofer.de


    More information:

    https://www.ipt.fraunhofer.de/de/presse/Pressemitteilungen/20191011-technologiem...


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    Adaptives Spritzgusswerkzeug mit einstellbaren Keilen
    Adaptives Spritzgusswerkzeug mit einstellbaren Keilen
    Foto: Fraunhofer IPT
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    Mikrolinsen Formeinsatz für Spritzguss und abgeformte Linse mit Anguss
    Mikrolinsen Formeinsatz für Spritzguss und abgeformte Linse mit Anguss
    Foto: Fraunhofer IPT
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    Criteria of this press release:
    Business and commerce, Journalists, Scientists and scholars
    Electrical engineering, Information technology, Materials sciences, Mechanical engineering
    transregional, national
    Cooperation agreements, Research projects
    German


     

    Adaptives Spritzgusswerkzeug mit einstellbaren Keilen


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