3D-Inkjet-Druck optischer Elemente

Additive Fertigung hochgradiger individualisierter mikro- und makrooptische Komponenten und Systeme

Additiv gefertigte Mikro- und Makrooptiken und optische Systeme eröffnen neue Möglichkeiten in Entwicklungsprozessen wie dem Rapid Prototyping oder in der Produktion von individualisierten Kleinserien. Mit dem 3D-Tintenstrahldruck von optischen Elementen werden am Fraunhofer IOF Lösungen für die Optikproduktion der Zukunft entwickelt. Das additive Verfahren ermöglicht nicht nur die kostengünstige Herstellung individualisierter optischer Komponenten. Die Kompatibilität des Prozesses zu zahlreichen funktionalen Materialien eröffnet auch neue Möglichkeiten bei der Herstellung hochintegrierter optischer Systeme.

Am Fraunhofer IOF wird die gesamte Prozesskette von der Vorbehandlung der Substrate, über die Entwicklung des Druckprozesses, bis hin zur gezielten Nachbehandlung der gedruckten Strukturen untersucht und entwickelt. Unsere langjährigen Erfahrungen führen dabei zu einer zielgerichteten Parameteroptimierung des gesamten Druckprozesses.

Unser Leistungsangebot

Wir realisieren für unsere Kunden maßgeschneiderte Lösungen mit der Entwicklung von Einzelprozessen und Prozessketten im Bereich 3D-Druck optischer Systeme. Unser Leistungsspektrum umfasst dabei u.a. die Auswahl geeigneter Materialien und die Entwicklung von Tinten, die Entwicklung gezielter Substratvorbereitungsprozesse, die Entwicklung der Druckprozesse der verschiedenen Materialien und Tinten, sowie die gezielte Nachbehandlung gedruckter Strukturen. Zudem erfolgt auf Kundenwunsch eine umfangreiche optische, elektrische und mechanische Charakterisierung der gedruckten Strukturen.

Ihre Vorteile an der Zusammenarbeit mit uns

 

Wir entwickeln hochindividuelle Feature-Integrationen auf verschiedenen Materialien mit Hilfe der Inkjet-Drucktechnologie.

Die Kombination aus unserer Erfahrung und der Leidenschaft, mit der wir technologische Grenzen herausfordern, ermöglicht es uns, außergewöhnliche, maßgeschneiderte Multilayer- und Multimaterialfunktionalitäten auf unterschiedlichen Substraten zu entwickeln.

Inkjet-gedruckte Mikrolinsenarrays.
© Fraunhofer IOF
Inkjet-gedruckte Mikrolinsenarrays.
Gedruckte Freiformoptiken zur Lichtfeldformung.
© Fraunhofer IOF
Gedruckte Freiformoptiken zur Lichtfeldformung.
Gedruckte optische Bauelemente können mit verschiedenen Funktionalitäten bestückt werden. Hier: Optisches Bauelement mit integrierter LED.
© Fraunhofer IOF
Gedruckte optische Bauelemente können mit verschiedenen Funktionalitäten bestückt werden. Hier: Optisches Bauelement mit integrierter LED.

Unsere Palette an druckbaren Materialien

 

  • ORMOCER® - Organisch/anorganisches Hybridpolymer
    • Hohe thermische / mechanische / chemische Stabilität
  • Acrylate
    • Maßgeschneiderter Brechungsindex
  • Silber / Gold / Graphit
    • Optische Spiegel
    • Verdrahtung / Elektroden
  • Verschiedene Funktionspolymere
    • Lichtfilter, Baffel, Absorber

Die Vorteile unserer 3D-Druck-Technologie im Überblick

 

  • Kostengünstiger Materialauftrag
  • Digitale Drucktechnik
    • Materialeinsparung
    • Einfacher Designwechsel
    • Fähigkeit zum Rapid Prototyping
  • Maskenfreie, berührungslose Abscheidung
  • Abscheidung bei Normalatmosphäre
  • Verarbeitung bei Raumtemperatur
  • Kompatibel mit Glas-, Polymer- und Papiersubstraten

Technische Ausstattung im Bereich 3D-Inkjet-Druck

 

  • Zur Reinigung und Aktivierung verschiedenster Substrate (Glas, Kunststoff, Metall, Keramik, Papier) stehen uns eine nasschemische Reinigungsstraße sowie Plasmaöfen zur Verfügung.
  • Für den Druck verwenden wir kommerzielle Tintenstrahldrucker im Desktop-Format.
  • Der Einsatz laminarer Flow Box Module ermöglicht nahezu partikelfreie Druckergebnisse.
  • Tinten, welche eine inerte Atmosphäre benötigen, verdrucken wir in einer Stickstoffatmosphäre unter Ausschluss von Sauerstoff und Wasser.
  • Die Verwendung verschiedener industrietauglicher Druckköpfe renommierter Hersteller ermöglicht uns den Einsatz verschiedenster Tinten in einem großen Viskositätsbereich.
  • Heizbare Substrattische führen zu einem optimierten Druckergebnis. UV-Lampen mit unterschiedlichen Wellenlängen gestatten eine Aushärtung UV-vernetzender Materialien.
  • Für die Nachbehandlung verwenden wir Heiz- und Plasmaöfen sowie Vakuumkammern, um die gewünschten Eigenschaften zu erreichen.

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 das Inkjet-Drucken aus den vergangenen Jahren:

Auswahl unserer Entwicklungen im Bereich Drucken

 

Exzellente wissenschaftliche Publikationen

Eine Vielzahl wissenschaftlicher Ergebnisse wird von unseren Forscherinnen und Forschern in Fachzeitschriften publiziert. Eine Auflistung von Fachbeiträgen zum 3D-Inkjet-Druck optischer Bauelemente finden Sie nachfolgend:

Auswahl an wissenschaftlichen Publikationen

Märkte und Anwendungen für 3D-gedruckte optische Elemente

Der 3D-Tintenstrahldruck optischer Elemente ist für viele Anwendungsfälle und insbesondere für die Herstellung von Kleinserien und individualisierten Produkten interessant. Am Fraunhofer IOF werden bereits Applikationen im Bereich der Medizintechnik, der Lebenswissenschaften und der Automobilindustrie entwickelt. Dabei ermöglicht der Tintenstrahldruck flexible Lösungen für die Herausforderungen unserer Kunden.

In verschiedenen Projekten wurden am Fraunhofer IOF maßgeschneiderte mikro- und makrooptische Komponenten und Systeme für den Einsatz als Beleuchtungs- und Abbildungsoptiken realisiert. Zu den entwickelten vollständig 3D-Tintenstrahl-gedruckten Funktionalitäten gehören unter anderem:

  • LED-Lichtleiter
  • Lichtwellenleiter
  • Refraktive Freiformoptiken zur Beleuchtung
  • Mikrolinsenarrays

Neben den genannten Applikationen beschäftigt sich das Fraunhofer IOF auch mit dem 3D-Druck von Brillengläsern (weitere Infos weiter unten).

Mittels 3D-Inkjet-Druckverfahren hergestellte optische Komponenten (u. a. Freiformen, Linsen) für verschiedene Einsatzbereiche.
© Fraunhofer IOF
Mittels 3D-Inkjet-Druckverfahren hergestellte optische Komponenten (u. a. Freiformen, Linsen) für verschiedene Einsatzbereiche.

Alles wichtige auf einen Blick

 

Finden Sie die wichtigen Informationen zusammengefasst in unserem Datenblatt zum Thema 3D-gedruckte Optiken.

Es ist etwas unklar?

 

Stellen Sie uns Ihre Fragen.
Wir helfen gern weiter.

Bei Fragen zur Zusammenarbeit mit uns, finden Sie unter folgendem Link weitere Infos: 

 

Haben wir Ihr Interesse geweckt?

 

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Wir entwickeln maßgeschneiderte Lösungen für photonische Fragestellungen aus der Wirtschaft und Wissenschaft.

Weiterführende Informationen

Inkjet-Druck funktionaler Materialien

Mit Hilfe der Tintenstrahl-Drucktechnologie entwickeln wir hochindividuelle 2D-Strukturen auf verschiedenen Materialien am Fraunhofer IOF.

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Opto-mechatronische Komponenten und Systeme

Erhalten Sie einen Überblick über das gesamte Leistungsangebot unserer wissenschaftlichen Fachabteilung »Opto-mechatronische Komponenten und Systeme« am Fraunhofer IOF.

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Additive Fertigung von Metalloptiken

Am Fraunhofer IOF werden Technologien zur Additiven Fertigung von metallischen Hochleistungs-Komponenten mittels selektivem Laserschmelzens entwickelt.

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