Herstellung und Mastering – Strukturierungsverfahren mit Licht und Diamant

Ob bei der Zerspanung, in der additiven Fertigung oder bei Laserabtragprozessen – bei der Herstellung von Mikro- und Nanostrukturen ist ein Höchstmaß an Genauigkeit und Präzision gefordert.

Bei der spanenden Fertigung mit monokristallinem Diamant als Schneidwerkstoff können optische Strukturen bis knapp unter einem Mikrometer erzeugt werden. Die Zugänglichkeit für die Werkzeugspitze ist hier in der Regel die einzige begrenzende Eigenschaft. Bei der 2-Photonen-Lithographie, einem additiven Verfahren für Strukturen im Nanometerbereich setzt nur die Schreibgeschwindigkeit wirtschaftliche Grenzen. Durch Laserstrukturieren können besonders große Flächen vergleichsweise kostengünstig mit tieferen Strukturen versehen werden. Bei all diesen Bearbeitungsverfahren erstrecken sich jedoch die Anforderungen an Genauigkeit und Präzision nicht nur auf die eingesetzte Fertigungstechnologie, sondern auch auf die vor- und nachgelagerten Prozesse.

Am Fraunhofer IPT bündeln wir Kompetenzen zu einem weiten Spektrum an Produktionstechnologien, sodass alle Fertigungsstufen zuverlässig und vollständig erprobt werden können. Damit sind wir in der Lage, komplette Prozessketten für die Herstellung verschiedenster Produkte mit unterschiedlichen Anforderungsprofilen zu entwickeln und zur Industriereife zu führen. Beispiele aus diesem Produktspektrum sind etwa Retroreflektoren, Mikrolinsenarrays oder ästhetische Naturmuster für abgeformte Kunststoffoberflächen.

Hochgenau und flexibel für unterschiedliche Anwendungen

Je nach Anforderung von Werkstoff und späterem Anwendungsfall gilt es das passende Strukturierungsverfahren auszuwählen. Am Fraunhofer IPT arbeiten wir mit unterschiedlichen Technologien, die eins gemeinsam haben: höchste Präzision für Anforderungsprofil.

 

Präzisionszerspanung

Die Zerspanung mit Diamantwerkzeugen erforschen wir seit mehr als 30 Jahren mit einem umfangreichen Maschinenpark und ziehen daraus die Expertise für ein breites Produktspektrum.

Lithographie

Die Zwei-Photonen-Polymerisation, auch 2-Photonen-Lithographie genannt, ist ein additives Verfahren für echten 3D-Druck von Photolacken mit verschiedenen optischen und chemischen Eigenschaften und Strukturtiefen von weniger als 100 Nanometern. Ein bekanntes Anwendungsfeld ist beispielsweise die Herstellung von Werkzeugmastern zur Abformung von Biomaterialien für die Zellkultivierung.

Laserstrukturierung

Durch Laserstrukturieren lassen sich, nahezu unabhängig vom eingesetzten Werkstoff große, auch komplex geformte Flächen mit Strukturen von mehreren hundert Mikrometern bis in den Nanometerbereich versehen.

Galvanische Hilfe beim Mikrostrukturieren

Anspruchsvolle Geometrien, die sich durch Diamantdrehen oder  Maskenlithographie konventionell nicht fertigen lassen, können galvanisch hergestellt werden.