Skalierbare Produktion von Nano- und Mikrostrukturen

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.

Erst durch Replikationstechniken gelingt es, viele Produkte zu einem marktfähigen Preis herzustellen. Daher setzen heute zahlreiche Prozessketten auf diese Verfahren zur Vervielfältigung.

Das Fraunhofer IPT entwickelt nicht nur die diskontinuierlichen Verfahren der Glasumformung und des Spritzgusses sowie kontinuierliche Rolle-zu-Rolle-Verfahren weiter, sondern befasst sich auch mit der galvanischen Abformung zur formgetreuen Replikation von Strukturen bis in den Nanometerbereich. Hinzu kommen mehrschrittige Prägeverfahren, um kleine Strukturen auf großen Flächen zu kombinieren.

Unser Angebotsspektrum umfasst hier die Entwicklung von Werkzeugen und Prozessen für die Massenfertigung, beispielsweise für Fresnel-Optiken, für Mikro-Linsen-Arrays (MLA) aus Glas und Kunststoff oder für flexible Diffusor- oder antimikrobielle Schutzfolien, ebenso wie die Herstellung von Werkzeugen für Masteringprozesse, die die kostensenkende Hochskalierung der Produktion häufig erst ermöglichen.