Kleinste High-End-Optiken, individualisierbar und serientauglich: Mit einem neuartigen 3D-Druckverfahren wollen Printoptix aus Stuttgart und Viewpointsystem aus Wien komplexe Mikrooptiken in herausragender Qualität und zu wettbewerbsfähigen Preisen marktreif machen. Ihr ehrgeiziges Kooperationsprojekt „3DPrintoptixMarket” wird dabei vom European Innovation Council (EIC) mit einer Förderung von 2,5 Mio. Euro unterstützt. Die Mikrooptiken sollen in Smart Wearables, medizinischen Geräten oder industriellen Anwendungen zum Einsatz kommen.
Stuttgart/Wien, 24. August 2023. Das einzigartige 3D-Druckverfahren von Printoptix soll es ermöglichen, sogenannte „impossible parts“ im Bereich Mikrooptik kostengünstig und in Serienqualität zu drucken. Kleinste mehrteilige Linsensysteme inklusive Blenden und weiterer Bauteile, für die mit herkömmlichen Methoden viele Produktionsschritte und Fertigungsmaschinen notwendig wären, werden bei dem Verfahren in einem Stück und in einem einzigen Druckschritt gefertigt. So entfallen viele aufwändige Herstellungsschritte und der Fertigungsprozess wird um ein Vielfaches einfacher und schneller.
„Mit unserer Technologie eröffnen sich völlig neue Konstruktionsmöglichkeiten und Freiformen, die in herkömmlichen Fertigungsverfahren schlicht nicht realisierbar sind“, betont Nils Fahrbach, CEO von Printoptix. „Dies ermöglicht technologische Innovationen in Bereichen wie der medizinischen Endoskopie oder Augmented Reality. Darüber hinaus wird der Fertigungsprozess robuster, da keine Montage und mechanische Ausrichtung der optischen Komponenten mehr erforderlich sind.”
Praktische Anwendung in Smart Glasses
Mit Viewpointsystem als Projektpartner werden die 3D-gedruckten Mikrooptiken nun für den Markt vorbereitet. In den Smart Glasses des Wiener Deep Tech-Unternehmens kommen die Optiken bei einer Reihe von Industriekunden zum Einsatz, was praktische Verbesserungen ermöglicht. Zudem werden die Möglichkeiten der Skalierung und Produktindividualisierung bei der Herstellung optimiert.
„Bei Smart Glasses ist es wichtig, die Mikrooptik für unterschiedliche Gesichtsformen und individuelle Besonderheiten der Augen anpassen zu können“, erklärt Frank Linsenmaier, CTO von Viewpointsystem. „Durch die Flexibilität und die Personalisierungsmöglichkeiten des 3D-Druckverfahrens können wir unsere Funktionalität und das Nutzererlebnis noch weiter verbessern, und das zu überschaubaren Kosten.“
Ziel des Kooperationsprojekts ist es, die Mikrooptiken bei gleichbleibender optischer Qualität noch um 50 Prozent zu verkleinern. So können die Komponenten perspektivisch auch in kleinsten optischen Modulen für Augmented Reality-Brillen zum Einsatz kommen. Weiterhin soll die Druckzeit um mehr als 70 Prozent auf unter zehn Minuten reduziert werden.
Schnelle Produktinnovationen ohne lange Lieferketten
Die Flexibilität und Schnelligkeit in der Herstellung machen die 3D-gedruckten Mikrooptiken zu einer attraktiven Lösung sowohl für Unternehmen und Forschungseinrichtungen mit kleineren Stückzahlen als auch für große Marktteilnehmer. Industrieunternehmen erhalten die Möglichkeiten, ihre Produkte schnell, unkompliziert und zu wettbewerbsfähigen Preisen mit individuellen optischen Komponenten zu bestücken.
„Produkte, für die normalerweise aufwändige Prozesse und häufig auch unterschiedliche Lieferanten aus Übersee erforderlich sind, gibt es mit uns bald aus einer Hand und sozusagen vor der Haustür“, fasst Nils Fahrbach von Printoptix zusammen. „Wir sind stolz, mit dem Projekt zur Etablierung von Know-how und Produktionsstrukturen im Bereich Mikrooptik in Europa beizutragen.“
Mikrooptiken stufenlos und in einem Schritt drucken
An optische Komponenten werden hohe qualitative Anforderungen gestellt. Nachteile des 3D-Drucks waren bisher die Störeffekte im Volumen und an den Oberflächen gedruckter Objekte, wie z. B. Lagenbildung oder Rauigkeiten. Die im Projekt 3DPrintoptixMarket verwendeten 3D-Drucker der Firma Nanoscribe verfügen jetzt mit der sogenannten Grauskalen-Lithografie über eine innovative Methode, welche die typischen Stufeneffekte des 3D-Drucks vermeidet und gleichzeitig erhebliche Steigerungen der Druckgeschwindigkeit ermöglicht.
Mit dem von Printoptix perfektionierten 3D-Druckverfahren ist es auf dieser Basis möglich, ganze optisch glatte Linsensysteme monolithisch in einem Stück zu drucken, ohne dass dafür eine spätere Montage mit entsprechenden Fehlern nötig wäre.
„Während beispielsweise moderne Smartphone-Kameraobjektive aus bis zu sieben einzelnen Linsen bestehen und dazu noch viele Extrateile wie Blenden und Haltestrukturen kombinieren, geben die von uns verwendeten 3D-Drucker ein einzelnes transparentes Polymer-Teil aus. Durch ein patentiertes Verfahren wird es in einem einfachen Schritt mit Blenden und einer schwarzen Schutzhülle versehen“, erklärt Dr.-Ing. Simon Thiele, CTO von Printoptix.
3DPrintoptixMarket wird über einen Zeitraum von drei Jahren durch den European Innovation Council gefördert, Europas Vorzeige-Innovationsprogramm zur Ermittlung, Weiterentwicklung und Verbreitung bahnbrechender Technologien und Innovationen in Europa.
Weitere Informationen: www.3Dpom.eu
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