LED-Optik, Bild: Fraunhofer IPT

LED-Optik und zugehöriges Umformwerkzeug. Bild: Fraunhofer IPT

Während für LED-Optiken aus Kunststoff bereits etablierte und wirtschaftliche Fertigungsprozesse zur Verfügung stehen, ist die Herstellung von Glasoptiken für High-End-Anwendungen noch immer mit hohem Fertigungsaufwand verbunden. Anders als beim herkömmlichen Schleifen und Polieren lassen sich anhand des nicht-isothermen Blankpressens komplexe Glasoptiken und sogar mikrostrukturierte Oberflächen mit einer Vielzahl unterschiedlicher optischer Funktionsflächen in einem einzigen Prozessschritt herstellen.

Ein vorportionierter Glasrohling wird dafür in einem speziellen Heizofen auf Temperaturen bis zu 900 °C aufgeheizt und anschließend unter hohem Druck innerhalb weniger Sekunden umgeformt. Durch die kurzen Prozesszeiten und den Verzicht auf weitere Schritte zur Nachbearbeitung ist der Prozess prädestiniert für die Serienfertigung. Damit gelingt es nun, die Vorteile des Werkstoffs Glas auch für die Beleuchtungsoptik zu nutzen.

Kostengünstig und hochgenau

TIR-Beleuchtungsoptiken, Bild: Fraunhofer IPT
TIR-Beleuchtungsoptiken aus Glas. Bild: Fraunhofer IPT

Ziel der aktuellen Forschungs- und Entwicklungsarbeiten am Fraunhofer IPT in Aachen ist es, die Formgenauigkeit der Optiken zu erhöhen, die durch nicht-isothermes Blankpressen hergestellt werden. Dazu dienen Abformwerkzeuge aus neuen keramischen Werkstoffen mit besonders langer Lebensdauer und speziell daran angepasste Fertigungsprozesse.

Weitere Arbeiten des Fraunhofer IPT zielen auf die Fertigung besonders kleiner Glasoptiken mit wenigen Millimetern Durchmesser. Hier existieren bereits vielversprechende Ansätze, um mit kommerziell verfügbarem Flachglas eine Vielzahl an Einzeloptiken in nur einem Prozessschritt zu erzeugen. Das kann die Wirtschaftlichkeit des Verfahrens noch weiter verbessern und hilft dabei, gänzlich neue Anwendungsfelder zu erschließen.