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.

 

REM-Aufnahme eines Schichtsystems mit Melamin-Nanostruktur als letzte Schicht.
© Fraunhofer IOF
REM-Aufnahme eines Schichtsystems mit Melamin-Nanostruktur als letzte Schicht.
Wissenschaftlerin untersucht Antireflexstrukturen mithilfe eines Rasterelektronenmikroskops.
© Fraunhofer IOF
Untersuchung von Antireflexstrukturen am Rasterelektronenmikroskop (REM).

Märkte und Anwendungen

 

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

Die Herstellung von optischen Schichten und nanostrukturierten Entspiegelungen AR-plas®/ AR-plas2® erfolgt mittels Plasma-IAD. Dafür stehen zwei SYRUSpro (Bühler Leybold Optics) 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

Jahresberichtsbeiträge

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

  • »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 44-45)
  • »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. Eine Auflistung von Fachbeiträgen sowie Patenten zur Funktionalisierung optischer Kunststoffoberflächen finden Sie nachfolgend:

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

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