Trends

Im Geschäftsfeld »Optik« beschäftigt sich das Fraunhofer IPT mit der Fertigung, Erprobung und Montage komplexer High-End-Optiken und optischer Systeme. Reik Krappig leitet das Geschäftsfeld und spricht über die Trends und Anforderungen, die der Optikbranche in den kommenden Jahren begegnen werden.

Welche Trends bestimmen in den kommenden Jahren die Optikproduktion?

Ungebrochen ist der Trend zu immer kompakteren optischen Systemen mit hoher Funktionsintegration und wachsender Leistungsdichte, etwa bei Konsumgütern wie Mobiltelefonen und Kameras, aber auch bei hochwertigen Industriegütern für die Lasertechnik oder Telekommunikation. Oft treffen technische Herausforderungen wie kleine Aperturdurchmesser, steile, asphärische Funktionsflächen und geringe Toleranzen für Formfehler und Position auf hohe Stückzahlen und enormen Kostendruck. Die Herausforderung besteht darin, optische Komponenten mit komplexen Geometrien aus anspruchsvollen Werkstoffen kostengünstig herzustellen und in entsprechende Endgeräte zu integrieren. Auch der Markt für Infrarotoptiken gewinnt in den kommenden Jahren weiter an Dynamik. Um der steigenden Nachfrage zu begegnen, entwickeln wir mit unseren Partnern aus der Industrie Technologien und durchgängige Prozessketten zur direkten und replikativen Fertigung optischer Komponenten und Systeme und befassen uns mit dem Aufbau und Einsatz leistungsfähiger Ultrapräzi-sionsmaschinen sowie der dazugehörigen Messtechnik für die Automatisierung der Fertigungsprozesse.

Welche Rolle spielt eine übergreifende Vernetzung von Prozessdaten in der Optikbranche?

Die Optikbranche ist geprägt durch komplexe Produktionsprozesse. Das bedeutet, dass die Unternehmen sich einerseits mit Verbesserungen ihrer Einzelprozesse und Prozessketten auseinandersetzen müssen, indem sie ihre Prozessdaten kennen und Schlussfolgerungen daraus ziehen. Andererseits sind die Optikhersteller aber auch gefordert, die Wirkzusammenhänge zwischen ihren Produktionsanlagen zu kennen und idealerweise automatisiert analysieren zu können. Denn die Interpretation dieser Daten erlaubt Prozessverbesserungen, die im Rahmen singulärer Betrachtungen gar nicht möglich sind. Wer in der Lage ist, komplexe optische Funktionsflächen mit  anspruchsvollen Werkstoffen in engsten Toleranzen zu fertigen und seine Prozesse im Grenzbereich zuverlässig zu betreiben, der ist auch für die Zukunft der Optik gut aufgestellt.

Wie können Unternehmen mit der wachsenden Dynamik des Marktes umgehen?

Seit vielen Jahren sprechen wir von Prozess- und Fertigungsketten als Garant für Wertschöpfung und Produktivität. Viel Energie verwenden Unternehmen hier noch auf die Optimierung einzelner Produktionsstränge durch mitunter zahlreiche Korrekturschleifen. Schneller und flexibler könnten sie agieren, wenn sie solche Iterationen künftig nicht mehr nur auf einzelne Fertigungsschritte beschränken. So lässt sich in Kenntnis der Fertigungshistorie einer Komponente beurteilen, welche nachgelagerten Bearbeitungsschritte wie modifiziert werden müssen, um bei vertretbarem Aufwand die Qualität der Komponente zu verbessern. Ein detailliertes Modell des Produkts und seines Fertigungsprozesses kann die Grundlage für eine automatisierte Bewertung bilden. Die aktive Justage optischer Systeme zeigt zum Beispiel, wie sich Komplexität durch Modelle beherrschen lässt: Das Verhalten optischer Systeme ändert sich abhängig von den Positionsabweichungen einzelner Elemente in multiplen Freiheitsgraden, aber auch abhängig von der Form und Rauheit der Einzelkomponenten. Deshalb sind solche Systeme oft extrem schwierig einzurichten. Detaillierte Modelle eröffnen hier große Chancen, denn sie können zur Fertigungsplanung, bei Parameteränderungen oder zur Übertragung auf andere Fertigungsstandorte eingesetzt werden.