Konzepte für die Additive Fertigung optischer Elemente mit hochtransparenten Silikonwerkstoffen

Tobias Biermann; Peer-Phillip Ley; Arved Ziebehl; Jan Feldmann; Roland Johann Lachmayer

doi:10.1007/978-3-662-63030-3_11

Konzepte für die Additive Fertigung optischer Elemente mit hochtransparenten Silikonwerkstoffen

Tobias Biermann^*
, Peer-Phillip Ley
, Arved Ziebehl
, Jan Feldmann
, Roland Johann Lachmayer

^*Korrespondierende*r Autor*in für diese Arbeit

Publikation: Beitrag in Buch/Bericht/Sammelwerk/Konferenzband › Beitrag in Buch/Sammelwerk › Forschung › Peer-Review

Abstract

Die additive Fertigung eignet sich zur Herstellung individuell angepasster Freiform-Optiken mit hoher Gestaltkomplexität. Während additive Fertigungstechnologien für klassische Polymere seit vielen Jahren industriell verfügbar sind, befindet sich die additive Fertigung mit hochtransparenten Silikonwerkstoffen noch in der Entwicklung. Die Vorteile von Silikonen verglichen mit thermoplastischen Kunststoffen liegen in der sehr guten Widerstandsfähigkeit gegenüber höheren Umgebungstemperaturen, sowie UV- und Umwelteinflüssen.

Durch die Analyse existierender Fertigungsverfahren für Silikonwerkstoffe wird gezeigt, dass die für die Herstellung von optischen Elementen benötigte Formgenauigkeit und Oberflächenqualität eine Herausforderung darstellt. Mit derzeit verwendeten Werkstoffen kann kein hinreichender Transmissionsgrad erreicht werden. Weiterhin müssen die Bauteile eine hinreichende Homogenität aufweisen, um unerwünschte optische Effekte, wie Streuung, Reflexionen und Interferenzen auszuschließen.

Um die Herausforderungen existierender Verfahren bezüglich der Herstellung optischer Elemente zu überwinden, werden in diesem Beitrag technische Lösungen erarbeitet und methodisch gegenübergestellt. Anhand dieser Lösungen wird im Anschluss ein Verfahrenskonzept zur additiven Fertigung hochtransparenter, optischer Elemente aus Silikonwerkstoffen beschrieben.

Originalsprache	Deutsch
Titel des Sammelwerks	Konstruktion für die Additive Fertigung 2020
Herausgeber (Verlag)	Springer Vieweg
Seiten	201-221
ISBN (elektronisch)	978-3-662-63030-3
ISBN (Print)	978-3-662-63029-7
DOIs	https://doi.org/10.1007/978-3-662-63030-3_11
Publikationsstatus	Veröffentlicht - 8 Juni 2021

Zugriff auf Dokument

10.1007/978-3-662-63030-3_11

SAM: School for Additive Manufacturing – Sensoren und Aktoren durch Additive Fertigung von gradierten Bauteilen - Ein zentraler Schritt für die Realisierung der digitalen Transformation
Maier, H. J. (Projektleiter*in (Principal Investigator)), Lachmayer, R. J. (Projektleiter*in (Principal Investigator)), Ahlers, H. (Mitantragsteller*in), Bigall, N.-C. (Mitantragsteller*in), Ehlers, H. (beteiligte*r Wissenschaftler*in (Co-Investigator)), Fuchs, M. (beteiligte*r Wissenschaftler*in (Co-Investigator)), Gembarski, P. C. (beteiligte*r Wissenschaftler*in (Co-Investigator)), Hassel, T. (beteiligte*r Wissenschaftler*in (Co-Investigator)), Lammers, M. (beteiligte*r Wissenschaftler*in (Co-Investigator)), Kabelac, S. (Mitantragsteller*in), Klawitter, G. (Mitantragsteller*in), Klose, C. (beteiligte*r Wissenschaftler*in (Co-Investigator)), Mozgova, I. (Mitantragsteller*in), Nürnberger, F. (Mitantragsteller*in), Renz, F. (Mitantragsteller*in), Ristau, D. (Mitantragsteller*in), Vietor, T. (Mitantragsteller*in), Watschke, H. (beteiligte*r Wissenschaftler*in (Co-Investigator)), Waldt, N. (Mitantragsteller*in), Weißenfels, C. (beteiligte*r Wissenschaftler*in (Co-Investigator)), Wesling, V. (Mitantragsteller*in), Wiche, H. (beteiligte*r Wissenschaftler*in (Co-Investigator)), Wolf, A. G. (beteiligte*r Wissenschaftler*in (Co-Investigator)), Wollweber, M. (Mitantragsteller*in), Wriggers, P. (Mitantragsteller*in), Jensen, L. (beteiligte*r Wissenschaftler*in (Co-Investigator)), Schwarz, N. (Projektmitarbeiter*in), Eckert, G. (Projektmitarbeiter*in), Kahlfeld, R. (Projektmitarbeiter*in), Müller, P. (Projektmitarbeiter*in), Goutier, M. J. (Projektmitarbeiter*in), Gräbner, M. (Projektmitarbeiter*in), Hill, B. O. (Projektmitarbeiter*in), Tang, X. (Projektmitarbeiter*in), Steinhoff, T. (Projektmitarbeiter*in), Hölscher, L. V. (Projektmitarbeiter*in), Wurst-Köster, J. (Projektmitarbeiter*in), Ziebehl, A. (Projektmitarbeiter*in) & Meyer, I. (Projektmitarbeiter*in)
1 Okt. 2019 → 30 Sept. 2024
Projekt: Forschung
PhoenixD: Exzellenzcluster 2122/1: Photonics, Optics, and Engineering – Innovation Across Disciplines
Morgner, U. (Projektleiter*in (Principal Investigator)) & Overmeyer, L. (Leitende*r Forscher*in (Co-Principal Investigator))
1 Jan. 2019 → 31 Dez. 2025
Projekt: Forschung

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T1 - Konzepte für die Additive Fertigung optischer Elemente mit hochtransparenten Silikonwerkstoffen

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N1 - Funding Information: Dieser Beitrag wurde durch die Deutsche Forschungsgemeinschaft (DFG) im Rahmen der Exzellenzstrategie des Bundes und der Länder innerhalb des Exzellenz- clusters PhoenixD (EXC 2122, Projekt-ID 390833453) gefördert

PY - 2021/6/8

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N2 - Die additive Fertigung eignet sich zur Herstellung individuell angepasster Freiform-Optiken mit hoher Gestaltkomplexität. Während additive Fertigungstechnologien für klassische Polymere seit vielen Jahren industriell verfügbar sind, befindet sich die additive Fertigung mit hochtransparenten Silikonwerkstoffen noch in der Entwicklung. Die Vorteile von Silikonen verglichen mit thermoplastischen Kunststoffen liegen in der sehr guten Widerstandsfähigkeit gegenüber höheren Umgebungstemperaturen, sowie UV- und Umwelteinflüssen. Durch die Analyse existierender Fertigungsverfahren für Silikonwerkstoffe wird gezeigt, dass die für die Herstellung von optischen Elementen benötigte Formgenauigkeit und Oberflächenqualität eine Herausforderung darstellt. Mit derzeit verwendeten Werkstoffen kann kein hinreichender Transmissionsgrad erreicht werden. Weiterhin müssen die Bauteile eine hinreichende Homogenität aufweisen, um unerwünschte optische Effekte, wie Streuung, Reflexionen und Interferenzen auszuschließen. Um die Herausforderungen existierender Verfahren bezüglich der Herstellung optischer Elemente zu überwinden, werden in diesem Beitrag technische Lösungen erarbeitet und methodisch gegenübergestellt. Anhand dieser Lösungen wird im Anschluss ein Verfahrenskonzept zur additiven Fertigung hochtransparenter, optischer Elemente aus Silikonwerkstoffen beschrieben.

AB - Die additive Fertigung eignet sich zur Herstellung individuell angepasster Freiform-Optiken mit hoher Gestaltkomplexität. Während additive Fertigungstechnologien für klassische Polymere seit vielen Jahren industriell verfügbar sind, befindet sich die additive Fertigung mit hochtransparenten Silikonwerkstoffen noch in der Entwicklung. Die Vorteile von Silikonen verglichen mit thermoplastischen Kunststoffen liegen in der sehr guten Widerstandsfähigkeit gegenüber höheren Umgebungstemperaturen, sowie UV- und Umwelteinflüssen. Durch die Analyse existierender Fertigungsverfahren für Silikonwerkstoffe wird gezeigt, dass die für die Herstellung von optischen Elementen benötigte Formgenauigkeit und Oberflächenqualität eine Herausforderung darstellt. Mit derzeit verwendeten Werkstoffen kann kein hinreichender Transmissionsgrad erreicht werden. Weiterhin müssen die Bauteile eine hinreichende Homogenität aufweisen, um unerwünschte optische Effekte, wie Streuung, Reflexionen und Interferenzen auszuschließen. Um die Herausforderungen existierender Verfahren bezüglich der Herstellung optischer Elemente zu überwinden, werden in diesem Beitrag technische Lösungen erarbeitet und methodisch gegenübergestellt. Anhand dieser Lösungen wird im Anschluss ein Verfahrenskonzept zur additiven Fertigung hochtransparenter, optischer Elemente aus Silikonwerkstoffen beschrieben.

U2 - 10.1007/978-3-662-63030-3_11

DO - 10.1007/978-3-662-63030-3_11

M3 - Beitrag in Buch/Sammelwerk

SN - 978-3-662-63029-7

SP - 201

EP - 221

BT - Konstruktion für die Additive Fertigung 2020

PB - Springer Vieweg

ER -

Konzepte für die Additive Fertigung optischer Elemente mit hochtransparenten Silikonwerkstoffen

Abstract

Zugriff auf Dokument

Projekte

SAM: School for Additive Manufacturing – Sensoren und Aktoren durch Additive Fertigung von gradierten Bauteilen - Ein zentraler Schritt für die Realisierung der digitalen Transformation

PhoenixD: Exzellenzcluster 2122/1: Photonics, Optics, and Engineering – Innovation Across Disciplines

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