Pilotkette B: Optics

Evolution der Optikfertigung

Hoher Ausschuss bei der Fertigung optischer Systeme

Optische Bauteile, wie beispielsweise Kamera- oder Projektionsmodule, bestehen aus mehreren hochgenauen Einzelkomponenten (Linsen, Strahlquellen, Sensoren etc.). Erst die richtige Kombination aller Einzelkomponenten sorgt für die Funktionstüchtigkeit, etwa in Form eines scharfen Bildes. Ist nur eine einzige Komponente fehlerhaft, führt das zur Funktionsuntüchtigkeit des gesamten Systems. Aufgrund instabiler Produktionsprozesse ist ein erheblicher Anteil der hergestellten optischen Systeme Ausschuss.

Digitaler Zwilling entlang der gesamten Fertigungskette

Ziel der Pilotkette Optik ist es, den Fertigungsprozess optischer Komponenten datenbasiert zu optimieren und den Ausschuss deutlich zu reduzieren. Dazu werden im Projektverlauf von allen Kettengliedern der Fertigung (Optikdesign, Fertigung mittels Glasumformung und Optikmontage) Mess- und Simulationsdaten erhoben, die zu einem umfassenden digitalen Zwilling zusammengeführt werden.

Ein wichtiges Ziel der Projektpartner ist der einheitliche Datenfluss, der den Austausch zwischen den einzelnen Kettengliedern in der Pilotkette verbessern soll. Als Datenpool dient eine im Projekt entwickelte Data Lake-Plattform. Dort sind alle für die digitalen Zwillinge relevanten Daten verfügbar, und es können eigene Daten abgelegt werden.

Weniger Ausschuss durch digitale Verknüpfung von Optikdesign und Glasumformung

Im Projektabschnitt »Optikdesign« werden Ansätze erarbeitet, die eine hohe Ausbeute an brauchbaren Optiksystemen sicherstellen. Dazu werden die im Optikdesign erstellten Linsenarrays zunächst virtuell mittels Glasumformung gefertigt. Bei den Umformungssimulationen wird die Finite Elemente Methode (FEM) eingesetzt. Die dabei gesammelten Daten werden aufbereitet und zu einem digitalen Zwilling verarbeitet. Da die Daten auf der Data Lake-Plattform abgespeichert sind, stehen sie späteren Optikdesigns und der Optikmontage zur Verfügung und fließen in die Prozesse ein.

Erleichterte Variation in der Optikmontage

Ziel des Projektabschnitts »Optikmontage« ist es, nach dem Vorbild der Natur selbstlernende, adaptive Justageprozesse für die automatisierte Optikmontage zu entwickeln und zu untersuchen. Die im Projekt EVOLOPRO entwickelten selbstlernenden Prozesse basieren auf neuronalen Netzen sowie dem Einsatz von Algorithmen und werden mittels der Daten, die im Optikdesign sowie während der Fertigung auf der Maschine entstehen, trainiert und adaptiert. Durch die Fertigung von Demonstratorbauteilen werden die digitalen Ergebnisse greifbar gemacht.