Beschichtung von Kunststoffoptik

Individuelle Funktionalisierung optischer Kunststoffoberflächen

 

Für die Beschichtung optischer Komponenten aus Kunststoff sind die Prozesse von Gläsern nicht einfach übertragbar. Die besonderen Eigenschaften der Polymere wie Wasser- und Gasaustausch mit der Umgebung, Ausdehnungskoeffizienten und Wechselwirkungen mit energiereicher Strahlung sind zu berücksichtigen.

Neben der optischen Performance (meist als Antireflex-Funktion, AR, Entspiegelung) spielt hier die Anpassung intrinsischer Schichteigenschaften die entscheidende Rolle. Häufig sind weitere Funktionen wie eine höhere Kratzfestigkeit, Antifingerprint- oder Antifog- Eigenschaften gewünscht und fließen in die Schichtentwicklung ein.

Ihr Partner für Kunststoffbeschichtungen

Unser Team entwickelt seit mehr als 25 Jahren erfolgreich optische und funktionale Beschichtungen für die verschiedensten Polymere und Anforderungen.

Dabei wird die gesamte Prozessentwicklung von Schichtdesign über Herstellung bis hin zur Charakterisierung der beschichteten Komponenten, wie die Prüfung der Klimastabilität abgedeckt. Im Fraunhofer IOF stehen handelsübliche plasmagestützte Aufdampfanlagen zur Verfügung, wodurch die Prozesse leicht in die Industrie überführbar sind.

 

Unsere Leistungsschwerpunkte und Kompetenzen

 

Unseren Kunden bieten wir ein breites Spektrum an polymerspezifischen Beschichtungen für Kunststoffoptiken aus PMMA, Polycarbonat, Zeonex, Polyamid, CR39, Iupizeta EP, OKP, Silikonen und vielen anderen.

Das Leistungsangebot beinhaltet die Beratung der Industrie bei der Entwicklung und Verbesserung von Beschichtungen einschließlich der Untersuchung von Versagensmechanismen.

Einen Schwerpunkt bilden breitbandige Antireflex-Schichtsysteme unter Einbeziehung von Nanostrukturen AR-plas®. Für verschiedene Schichtdesigns und Prozesse werden Lizenzen und Schulungen angeboten.

 

Diagramme zur Entspiegelung von Kunststoffen
© Fraunhofer IOF
1 - Polycarbonat Makrolon mit AR-hard® Entspiegelung. 2 - ZeonexE48R mit Strukturierung AR-plas®. 3 - PMMA mit AR-Strukturierung AR-plas®.

Nanostrukturierte Entspiegelung durch Plasma-Ätzprozesse

Entspiegelung durch Plasma-IAD Beschichtung

Weitere Funktionalisierung von Oberflächen

Wissenschaftlerin untersucht Antireflexstrukturen mithilfe eines Rasterelektronenmikroskops.
© Fraunhofer IOF
Untersuchung von Antireflexstrukturen am Rasterelektronenmikroskop (REM).
 

Märkte und Anwendungen für beschichtete Kunststoffoptiken

 

Kunststoffoptiken finden in vielen verschiedenen Branchen und Einsatzbereichen Anwendung. Dazu zählen unter anderem die Märkte Unterhaltungselektronik, Automotive, Medizintechnik, Displaytechnologie und Beleuchtung. Unsere Kunden adressieren dabei die folgenden Anwendungsgebiete:

  • Entspiegelung von Linsen für miniaturisierte Kameras
  • Multifunktionale Schichtsysteme für Brillengläser
  • Kratzfeste Entspiegelungsschichten für LIDAR und Display-Abdeckungen
  • Strahlteiler-Schichten für Head-up-Displays
  • Antireflex-Schichten mit Antifogging-Funktion für Beleuchtung und transparente Fenster
  • Antireflex-Schichten für Laseroptiken
  • Reflektorschichten auf Kunststoff
  • und vieles mehr ...
3D-Explosionsabbildung einer Smartphone-Kamera mit dem Aufbau aus mehreren Linsen.
© stock.adobe
Mit Entspiegelungen AR-plas2 wird auf Smartphone-Kameralinsen Falschlicht (Flare) deutlich vermindert und die Gesamttransmission erhöht.
Amaturebrett im Auto mit unterschiedlich entspiegelten Kunststoffscheiben.
© Fraunhofer IOF
Display links: Unbeschichteten Scheibe
Display rechts: Die Beschichtung AR-hard® erhöht die Transmission der Display-Abdeckung aus Polycarbonat und verbessert gleichzeitig die Kratzfestigkeit.
Teilentspiegelte Kunststofflinse vor dem Scheinwerfer eines Autos.
© Fraunhofer IOF
Teilentspiegelte Kunststofflinse für Scheinwerfer in Fahrzeugen.
 

Ihre Vorteile an der Zusammenarbeit mit uns

 

Unsere Arbeit basiert auf systematischer Materialforschung und auf der kontinuierlichen Weiterentwicklung von Technologien über einen Zeitraum von mehr als 25 Jahren. Alle Prozesse werden für moderne industrielle Anlagentechnik entwickelt, was kurze und sichere Transfers in die Industrie ermöglicht. Zu unseren patentrechtlich geschützten Verfahren bieten wir speziell für Ihre Anwendung angepasste Lizenzen an.

Technische Ausstattung für die Beschichtung von Kunststoffoptiken

Die Herstellung von optischen Schichten und nanostrukturierten Entspiegelungen AR-plas®/ AR-plas2 erfolgt mittels Plasma-IAD. Dafür stehen zwei Hochvakuum-Bedampfungsanlagen zur Verfügung, die auch die Realisierung von Kleinserien erlauben. Mit einer weiteren speziellen Aufdampfanlage können hydrophobe Nanoschichten (Top-Coatings) erzeugt werden.

Die Beschichtungsverfahren sind für plane sowie auch gekrümmte optische Teile mit einer Größe von bis zu etwa 250 mm und einem Neigungswinkel bis zu 50° sehr gut geeignet. Für kompliziert geformte 3D-Teile ist ALD ein geeignetes Verfahren.

Plasma-Ionenquelle und Elektronenstrahlkanone zur Beschichtung von optischen Bauteilen.
© Fraunhofer IOF
Die Plasma-Ionenquelle APS wird genutzt, um das Aufdampfen auf Polymeren zu unterstützen.

Unsere Forschungsstärke

 

Forschungsberichte

Die Forschungsstärke unserer Expertinnen und Experten zeigt sich u. a. in den Beiträgen des Fraunhofer IOF Jahresberichts. In diesem werden jährlich ausgewählte Forschungsergebnisse aus dem vorherigen Jahr (Archiv Jahresberichte) veröffentlicht. Hier finden Sie die Beiträge zu den Entwicklungen rund um Beschichtungen von Kunststoffoptiken aus den vergangenen Jahren:

  • »Entspiegelung von Polycarbonat für LIDAR-Anwendungen« (Jahresbericht 2020, Seite 66-67)
  • »AR-plas® zur Entspiegelung 3D-gedruckter Hybridpolymere« (Jahresbericht 2019, Seite 42-43)
  • »Hybridmaterialien für die Herstellung stochastischer Nanostrukturen« (Jahresbericht 2018, Seite 52-53)
  • »Entspiegelung AR-plas2 für Glas- und Kunststofflinsen« (Jahresbericht 2017, Seite 46-47)
  • »Organisch-anorganische Funktionsschichten durch Ko-Verdampfung (ORKO)« (Jahresbericht 2016, Seite 68-69)
  • »Schichten für die Breitband-Entspiegelung optischer Linsen« (Jahresbericht 2015, Seite 64-65)

 

Exzellente wissenschaftliche Publikationen und Patente

Eine Vielzahl wissenschaftlicher Ergebnisse wird von unseren Forscherinnen und Forschern in Fachzeitschriften publiziert und verschiedenste Entwicklungen wurden bereits erfolgreich patentiert. Zu unseren patentrechtlich geschützten Verfahren bieten wir angepasste Lizenzen an.

Eine Auflistung von Fachbeiträgen sowie Patenten zur Funktionalisierung optischer Kunststoffoberflächen finden Sie nachfolgend:

Auswahl an wissenschaftlichen Publikationen

Auswahl an Patenten

Rasterelektronenmikroskop-Aufnahme einer mit AR-plas2 beschichtete Kunststoffoptik.
© Fraunhofer IOF
Rasterelektronenmikroskop-Aufnahme einer mit AR-plas2 beschichtete Kunststoffoptik.

Sie haben Fragen zu unseren Leistungen? Wir stehen Ihnen gern für ein Gespräch zur Verfügung!

Bei einem persönlichen Gespräch beraten wir Sie hinsichtlich unseres (individuellen) Leistungsangebotes und unserer Kernkompetenzen. Sprechen Sie uns an.  

Sie sind an einer Kooperation interessiert? Kontaktieren Sie uns!

Wir entwickeln spezielle und visionäre Lösungen – maßgeschneidert auf die Bedürfnisse und Wünsche unserer Kunden. Lassen Sie uns gern über Ihre Idee(n) sprechen.

 

Sie möchten bei uns mitarbeiten?
Dann bewerben Sie sich bei uns!

Wir sind stets auf der Suche nach kreativen Köpfen und engagierten Menschen, die gemeinsam mit uns innovative Lösungen mit Licht entwickeln. Besuchen Sie unser Stellenportal oder bewerben Sie sich initiativ: