Infrarotoptiken aus Chalkogenidglas

Hochwertige Infrarotoptiken sind wichtige Bauteile moderner Thermografie- und Sensorsysteme. In Bereichen wie Verteidigung, Medizintechnik und Automobiltechnik liefert Infrarotstrahlung wichtige Informationen, die mit sichtbarem Licht nicht zugänglich sind. So lassen sich zum Beispiel Temperaturverteilungen und Wärmeabstrahlung von Objekten erfassen sowie materialabhängige Eigenschaften erkennen.

Chalkogenidgläser weisen aufgrund ihrer chemischen Zusammensetzung aus Elementen wie Schwefel, Selen oder Tellur in Kombination mit Arsen, Germanium oder Antimon eine hohe Transmission mittleren und langwelligen Infrarotbereich auf. Es entstehen kompakte, effiziente und stabile Infrarotoptiken, die sich zuverlässig in industrielle Sensorsysteme integrieren lassen und dort auch unter anspruchsvollen Bedingungen konstante Leistung liefern.

Bereits heute kommen Chalkogenidgläser in zahlreichen Bereichen zum Einsatz:

• Defense: Thermografiesysteme, Zieloptiken und Sensorik für unbemannte Systeme.
• Industrielle Thermografie: Bildgebende Infrarotsysteme für Prozessüberwachung, Qualitätssicherung und vorausschauende Wartung.
• Medizintechnik: Kompakte Infrarotoptiken für berührungslose Temperaturmessung und thermische Diagnostik.
• Mobilität: Kostengünstige IR-Linsen für Nachtsichtsysteme und thermische Sensorik im Bereich autonomes Fahren.

Produktion und Prozesskompetenz

Die Fertigung von Chalkogenidglas-Optiken erfordert tiefes Materialverständnis, präzise Prozessführung und spezialisierte Werkzeugtechnologien. Am Fraunhofer IPT entwickeln wir industrielle Prozessketten für die Herstellung hochpräziser Infrarotoptiken aus Chalkogenidglas.

Durch replikative Fertigung mittels Präzisionsblankpressen reduzieren wir Materialverbrauch und Bearbeitungsaufwand erheblich. Das Verfahren gewährleistet eine hohe Reproduzierbarkeit und ermöglicht stabile Serienproduktion auch bei mittleren und hohen Stückzahlen. Entscheidend ist hier die präzise Steuerung der Prozesstemperatur und der Fließeigenschaften des Glaswerkstoffs sowie die Entwicklung der Beschichtungstechnologie für die Werkzeuge, um Glasadhäsion zu verhindern.

Optische Geometrien und Qualität

Am Fraunhofer IPT optimieren wir alle Prozessschritte für die Fertigung anspruchsvoller optischer Geometrien – von der Werkzeugentwicklung über Prozessauslegung und Fertigung bis zur Qualitätssicherung und Serienintegration.

Mit unseren Prozessen realisieren wir sphärische und asphärische Linsen, Freiformflächen für kompakte Systeme sowie diffraktive Strukturen und Mikrolinsenarrays für Detektoroptiken. Die Oberflächenrauheiten liegen im nanometrischen Bereich, die Formgenauigkeit liegt im Submikrometerbereich. So erfüllen unsere Optiken die hohen Anforderungen moderner Infrarotsysteme zuverlässig.

Unsere Leistungen

Wir unterstützen Unternehmen dabei, Chalkogenidgläser zuverlässig vom Prototyp in die Serie zu überführen, auch für anspruchsvollste IR-Anwendungen. Wir bieten:

• Machbarkeitsanalysen und Werkstoffauswahl
• FEM-Simulation und Prozessauslegung
• Werkzeugentwicklung und -fertigung
• Prototypenherstellung und Prozessvalidierung
• Technologietransfer und Schulung von Mitarbeitenden