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Forschende der TH Lübeck arbeiten mit einem außergewöhnlichen 3D-Drucker, um kleine, präzise und komplexe optische Systeme herzustellen. Diese sind bisher über herkömmliche Fertigungsverfahren nur teuer und zeitaufwändig oder prinzipiell gar nicht herstellbar.
Gregor Knoll und Fabian Henk stehen in einem gelb beleuchteten Raum und öffnen die Klappe eines großen 3D-Druckers. Knoll und Henk sind Doktoranden im Forschungsprojekt LIMESOPTIA, das bis Mitte 2027 vom Bundesministerium für Forschung, Technologie und Raumfahrt (BMFTR) gefördert wird. Knoll legt ein kleines Deckglas in den 3D-Drucker, auf dem ein Tropfen aus einem Polymer aufgebracht ist. „Dadurch, dass wir die Linsen im 3D-Drucker herstellen, haben wir viel mehr Möglichkeiten die Form frei zu bestimmen, als zum Beispiel im teuren Spritzgussverfahren“, sagt der studierte Ingenieur für Physikalische Technik und Mechanical Engineering.
LIMESOPTIA – also Lithographisch hergestellte Mesoskalige Optiken für industrielle Anwendungen ist ein Forschungsprojekt am Fachbereich Angewandte Naturwissenschaften, das von Kai Seger (Professor für Lasertechnik) und Mathias Beyerlein (Professor für Optische Messtechnik) gemeinsam mit den beiden Doktoranden umgesetzt wird. Sie beschäftigen sich damit, Millimeter-große optische Elemente mit mikroskopischer Genauigkeit mithilfe eines speziellen Laser-3D-Druckers zu drucken.
Anwendung in Life-Science, Sicherheitstechnik oder personalisierter Medizin
„Wir können mit diesem neuartigen Drucker optische Elemente drucken, wie es vorher nicht möglich war. Der Vorteil: wir drucken die Teile in einem Stück. Bei den gängigen Herstellungsverfahren müssen noch verschiedene kleine Teile zusammengesetzt werden. Das ist für viele Anwendungsfälle allerdings ungünstig, da selbst kleinste Fehler an den Schnittstellen zu ungenaueren Systemen und damit Ergebnissen führen“, sagt Dr. Kai Seger, Professor für Lasertechnik und Projektleiter von LIMESOPTIA. „Gerade in der Optik kommt es auf Präzision im Bereich unterhalb von Mikrometern an.“, ergänzt Seger. Denkbare spätere Anwendungsfälle gibt es zum Beispiel in der Sensorik für mobile Diagnostik, oder im Bereich von Mikrofluidik.
Bühne frei für die freie Form
Das Besondere: das Forscherteam widmet sich in seinem Ansatz den sogenannten Freiformoptiken. Sie weisen im Gegensatz zu den bekannten optischen Elementen wie beispielsweise klassischen Linsen – die im Alltag Sehfehler korrigieren oder in Kameras für klare Fotos sorgen – einige Vorteile in der Form auf. Wie der Name schon verrät, bietet die Freiformoptik mehr Designfreiheiten als einfache Linsen mit Kugeloberflächen. Dadurch können die Forschenden die Anzahl der notwendigen Flächen in einem optischen System verringern oder zusätzliche Funktionen mit in einem einzigen optischen Element kombinieren und dessen Eigenschaften deutlich verbessern.
Aus dem kleinen Maßstab in die Serie
Das Ziel der Forschenden ist es, komplexe optische Systeme kostengünstig herstellen zu können. Die Freiformoptik soll dabei in Kombination mit der 3D-lithographischen Herstellung Optiksysteme bei kleinen bis mittleren Stückzahlen voranbringen. Das hilft den Industriepartnern, insbesondere neuartige Prototypen für ihre Produkte herzustellen und Innovationen schneller voranzutreiben.
Weitere Informationen
LIMESOPTIA wird im Programm FH-Kooperativ durch das Bundesministerium für Forschung, Technologie und Raumfahrt (BMFTR) mit rund 1.490.000 Euro unterstützt. Das Projekt startete im August 2023 und läuft noch bis Juli 2027. Die Forschenden kooperieren im Projekt LIMESOPTIA mit den Lübecker Unternehmen Coherent und Dräger Safety.
Die Doktoranden Gregor Knoll (r.) und Fabian Henk überwachen den Druckprozess über einen Monitor.
Copyright: TH Lübeck
Criteria of this press release:
Business and commerce, Journalists, Scientists and scholars
Information technology
transregional, national
Cooperation agreements, Research projects
German
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