Additive Fertigung

Optikhalterungen für mikrooptische Systeme

| Redakteur: Hendrik Härter

Eine 3-D-gedruckte Optikhalterung mit einer Kantenlänge von 2,4 mm für mikrooptische Systeme.
Eine 3-D-gedruckte Optikhalterung mit einer Kantenlänge von 2,4 mm für mikrooptische Systeme. (Bild: Nanoscribe)

Mit einem speziellen 3-D-Druck lassen sich Optikhalterungen für mikrooptische Systeme erstellen. Der Drucker erzeugt Schichtdicken und Strukurgrößen, die kleiner 1 µm sind.

Viele heute verfügbare Rapid-Prototyping-Techniken bieten nicht die entsprechenden Auflösungen und Strukturgrößen, um Mikrobauteile zu produzieren. Schichtdicken und Strukturgrößen <1 µm erreicht der 3-D-Drucker Photonic Professional GT. Der Hersteller Nanoscribe verspricht sowohl für Anwender und Produktentwickler eine schnelle Designintegration, um Optikfassungen oder -halterungen für miniaturisierte optische Systeme herzustellen.

In der Prototypenphase des Produktentwicklungsprozess ist es nicht immer von Beginn an klar, wie die praktische Konfiguration des mikrooptischen Systems am Ende genau aussehen wird. Daher benötigen die Entwickler von Mikrobauteilen Rapid-Prototyping-Techniken, um schnell in die Designiteration einzusteigen. Das können beispielsweise Optikfassungen oder –halterungen für miniaturisierte optische Systeme sein. Das Nanoscribe-System auf Basis der Zwei-Photonen-Polymerisation erreicht eine um ein bis zwei Größenordnungen höhere Auflösung als die Mikrostereolithografie.

Was steckt hinter der Zwei-Photonen-Polymerisation?

Als Ausgangsmaterial der Zwei-Photonen-Polymerisation werden photosensitive Materialien verwendet. Dabei wird räumlich präzise kontrolliert ein zumeist flüssiger Lack durch eine photochemisch initiierte Polymerisation verfestigt. Das System setzt Laserlicht im nahen Infrarot mit einer Wellenlänge ein, für das der Fotolack transparent ist.

Der Laser ist femtosekunden-gepulst, was hohe Spitzenleistungen im Laserfokus zur Folge hat. Hierdurch wird die Absorption von zwei oder mehr Photonen ermöglicht, welche die Polymerisation auslöst. Nicht belichtetes Material wird abschließend ausgewaschen. Die Auflösung dieses 3-D-Rapid-Prototyping-Verfahrens geht hinunter bis zu weniger als 500 nm.

Neben der Auflösung erlaubt es das Verfahren, mit der computergesteuerten Strahlführung die 3-D-CAD-Modelle direkt in 3-D-Strukturen nahezu beliebiger Komplexität zu übertragen.

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