Precyzja w serii

Zoptymalizowane procesy formowania umożliwiają zautomatyzowaną produkcję wysokoprecyzyjnych optycznych elementów szklanych: Formowanie brył szklanych w temperaturach do 800 °C trwa zaledwie kilka minut. © Fraunhofer IPT / Zoptymalizowane procesy formowania umożliwiają automatyczną produkcję wysokoprecyzyjnych optycznych elementów szklanych: Formowanie brył szklanych w temperaturach do 800 °C trwa zaledwie kilka minut. © Fraunhofer IPT

Strukturieren im großen Maßstab: Mikro- und Nanostrukturen lassen sich mit modularer Prozessarchitektur effizient auf große Flächen übertragen – für optische, sensorische oder funktionale Anwendungen. © Fraunhofer IPT / Structuring at scale: Micro- and nanostructures can be efficiently transferred to large areas using a modular process architecture—ideal for optical, sensory, or functional surfaces. © Fraunhofer IPT

Z systemem pomiarowym opracowanym w Fraunhofer IPT możliwe jest zapewnienie jakości tomograficznej podczas procesu produkcji. © Fraunhofer IPT / Kontrola jakości w linii: System Fraunhofer IPT inspekcjonuje komponenty optyczne podczas produkcji — szybko, precyzyjnie i bezkontaktowo. © Fraunhofer IPT

Jak skutecznie formować elementy szklane, przenosić mikrostruktury na dużą powierzchnię i kontrolować komponenty optyczne w trakcie procesu produkcyjnego? Odpowiedzi udziela Instytut Fraunhofera ds. Technologii Produkcji IPT z Aachenu w dniach od 24 do 27 czerwca 2025 roku na LASER World of PHOTONICS w Monachium, hala B1, stoisko 231. W centrum uwagi znajdują się trzy kluczowe technologie dla przemysłowej produkcji optyki: precyzyjne formowanie szkła, skalowalna mikro- i nanostrukturyzacja oraz bezniszczeniowa technika pomiarowa inline dla miniaturowych elementów.

Bez względu na to, czy chodzi o mikrooptykę dla technologii półprzewodnikowej, elementy z funkcjonalizowanymi powierzchniami czy precyzyjne optyki dla medycyny – wymagania wobec komponentów optycznych rosną. Potrzebne są skomplikowane geometrie, dokładnie zdefiniowane powierzchnie i niezawodne zabezpieczenie jakości. Jak można je konsekwentnie i przemysłowo zrealizować, pokazuje IPT na LASER World of PHOTONICS 2025 w Monachium. W centrum prezentacji targowej znajdują się trzy powiązane ze sobą obszary technologiczne: formowanie, strukturyzacja i kontrola.

Formowanie: Efektywne wytwarzanie skomplikowanych komponentów szklanych

Dużym wyzwaniem jest tania i szybka produkcja wysokoprecyzyjnych optyk. IPT prezentuje na targach mikrooptyczne elementy i matryce soczewek wykonane metodą replikacyjnego formowania ze szkła. Instytut rozwinął tę metodę na tyle, że obecnie można efektywnie seryjnie produkować bardzo skomplikowane geometrie z wąskimi tolerancjami. Kluczową rolę odgrywają tu nowe narzędzia symulacyjne i automatyzacja procesów.

Wymagane narzędzia powstają również w instytucie: dzięki ultradokładnej obróbce z precyzją submikrometra. Szczególnie dla branż takich jak technologia półprzewodnikowa, laserowa, medyczna czy bezpieczeństwa i nadzoru, otwierają się nowe możliwości – na przykład dla komponentów, które dotychczas można było wytwarzać jedynie kosztownie metodami obróbki skrawaniem.

Strukturyzacja: nanoszenie mikro- i nanostruktur na powierzchnię

Drugim obszarem jest strukturyzacja powierzchni optycznych i funkcjonalnych. Prezentowana jest pełna linia technologiczna dla mikro- i nanostruktur, która dzięki modularnej architekturze procesu pozwala na efektywne przenoszenie na duże powierzchnie. Mniejsze, strukturalne jednostki są łączone w spójne, bezszwowe narzędzia replikacyjne. To skraca czas procesu, zwiększa powtarzalność i obniża koszty. Opracowana w IPT metoda nadaje się do optycznych powierzchni, sensorów czy powłok funkcjonalnych, gdzie jakość struktury i powierzchnia dotąd były trudne do pogodzenia.

Kontrola jakości: bezniszczeniowa i inline weryfikacja optyk

IPT prezentuje system do bezniszczeniowej kontroli miniaturowych komponentów optycznych, opracowany w instytucie: system optycznej koherentnej tomografii (OCT) umożliwia na żywo na stoisku wgląd w kształt, geometrię i wewnętrzne struktury elementów szklanych – bezdotykowo i precyzyjnie. OCT pozwala na pomiar skomplikowanych elementów z różnych przezroczystych materiałów, takich jak matryce mikrosoczewek, optyki wtryskowe czy wielowarstwowe komponenty ze szkła i plastiku. Dzięki wysokiej rozdzielczości system nadaje się do wymagających zastosowań, gdzie kluczowe są najmniejsze odchylenia strukturalne. Przy wysokiej prędkości skanowania można kontrolować elementy bezpośrednio w trakcie produkcji – bez konieczności ręcznego obsługi czy przerw w procesie. System można elastycznie integrować z istniejącymi liniami produkcyjnymi i wspiera on sterowanie procesami na podstawie danych. Szczególnie istotny jest dla producentów matryc soczewek, mikrosoczewek czy zespołów optycznych z wąskimi tolerancjami.

Badania spotykają produkcję

Wszystkie prezentowane eksponaty opierają się na pracach badawczo-rozwojowych z bezpośrednim zastosowaniem przemysłowym: celem jest nie tylko rozwijanie technologii w laboratorium, ale także ich wdrażanie do produkcji – dla bardziej precyzyjnych procesów, krótszych cykli i większego bezpieczeństwa kontroli jakości. Dzięki swojej wiedzy na temat całego łańcucha procesów, IPT oferuje firmom z branży optycznej technologie i procesy, które skracają cykle rozwojowe i czynią produkcję przyszłościową.