Nanoscribe entwickelt hochauflösende 3D-Drucklösungen, die es vielen wissenschaftlichen wie auch industriellen Bereichen ermöglicht, den Bereich additiv hergestellter Applikationen, vor allem in der Mikrooptik, weiter auszubauen. Auf der LASER World of Photonics vom 26.-29. Juni in München wird das Unternehmen seine neuesten Innovationen vorstellen.
Der Photonic Professional GT
Da herkömmlichen 3D-Drucktechnologien die für optische Anwendungen nötige Auflösung und Präzision fehlt, bietet Nanoscribe mit seinem 3D-Drucker Photonic Professional GT, der auf Basis der Zwei-Photonen-Polymerisation arbeitet, nun auch für die additive Fertigung von Mikrooptiken maßgeschneiderte Lösungen an. Ein breites Spektrum nahezu beliebiger mikrooptischer Strukturen wie z.B. refraktive Standard-Mikrooptiken, Freiformoptiken, diffraktive optische Elemente (DOE) oder sogar Multiplet-Linsensysteme können nun additiv hergestellt werden.
Mikrooptische Komponenten
In Kombination mit den richtigen Materialien und Prozessen ermöglichen die 3D-Drucker die direkte Herstellung polymerer mikrooptischer Komponenten. Dank signifikant reduzierter geometrischer Einschränkungen im Vergleich zu Standardfabrikationsmethoden bieten sie höchste Formtreue und optische Oberflächenglattheit. Ebenso werden Design-Iterationsphasen drastisch verkürzt, so dass Ideen innerhalb weniger Tage in funktionale Prototypen umgesetzt werden können. Polymere Masterstrukturen für die industrielle Serienreplikation, mikrooptische Komponenten auf Wafern sowie komplexe, verbundene Linsensysteme als auch photonische Wirebonds können so realisiert werden.
Beispiele 3D-gedruckter Mikrooptiken
Foveated Imaging
Stuttgarter Forschern gelang es kürzlich, mit einem Nanoscribe System Mikro-Objektivlinsen unterschiedlicher Brennweiten auf einen hochauflösenden CMOS-Chip zu drucken. Alle Bilder, die die Linsen auf dem Chip erzeugen, werden gleichzeitig elektronisch ausgelesen und zu einem Bild mit deutlich verbesserter Auflösung im Zentrum verarbeitet. Dieses sogenannte „Foveated Imaging“ ist interessant für Anwendungen in der Sensorik, bei denen ein möglichst weites Sichtfeld, ähnlich dem eines Adlerauges, gewünscht wird, wie z.B. in der Automobil- oder Smartphone-Industrie sowie in der Medizintechnik.
Array von Hemisphären
Dieses Hemisphären-Array demonstriert die hohe Formtreue und optische Oberflächenglattheit, die durch Zwei-Photonen-Polymerisation erreicht werden kann. Die gedruckten hemisphärischen Mikrolinsen weisen eine Genauigkeit besser 1 µm und eine Oberflächenrauigkeit von weniger als 10 nm Ra auf. Das 1cm2 große Array mit Hemisphären von 150 µm Höhe wurde in einen negativen Fotolack geschrieben. Dank der optimalen Kombination von Hard- und Softwarekomponenten kann eine hohe und konstante Präzision über das gesamte Schreibfeld erzielt werden.
Diffraktive optische Elemente
Auch die Herstellung diffraktiver optischer Elemente (DOE), die typischerweise signifikant kleinere Strukturgrößen als refraktive Optiken haben, ist mit einem Nanoscribe System möglich. DOEs können mit Funktionseigenschaften ausgestattet werden, die durch refraktive Optiken nicht erzielt werden können, wie z.B. die Generierung nahezu beliebiger Lichtverteilungen im Fernfeld. Mithilfe eines Photonic Professional GT können funktionale, vielschichtige diffraktive optische Elemente direkt auf Glassubstraten strukturiert werden, was die Herstellung von Prototypen sowie Design-Iterationen innerhalb weniger Tage ermöglicht. Insbesondere für die Weiterentwicklung von Sicherheitslabels öffnet sich hier ein breites Anwendungsspektrum.
Nickel Shim
Die Herausforderung der schnellen und kostengünstigen Produktion mikrooptischer Elemente kann durch die Abformung der gedruckten Polymerstruktur in einen Nickel Shim gelöst werden. Dabei können Standard-Replikationstechniken wie Spritzguss oder Heißprägen für die Serienfertigung sowie Nanoprägelithografie genutzt werden.
