Abteilung Optical Systems – Institut für Produktentwicklung und Gerätebau

Projekte

GROTESK – „Generative Fertigung optischer, thermaler und struktureller Komponenten” (EFRE - NBank (ZW6-85018307): - In GROTESK werden erstmals multifunktionale optomechanische Baugruppen inklusive der Optiken konstruiert, aus mehreren Materialien in einer einzigen Prozessumgebung generativ gefertigt und hinsichtlich zu Beginn gestellter Anforderungen charakterisiert. Das Ziel des Verbundes ist die anwendungsorientierte Erforschung bzw. Weiterentwicklung von Forschungsergebnissen der generativen Fertigung. Im Verbundprojekt sollen Materialien und vor allem Materialkombinationen entwickelt und auf neuartige Weise zu funktionalen Bauteilen wie optischen Komponenten und optomechanischen Baugruppen verarbeitet werden. Die durchzuführenden Arbeiten reichen von Materialauswahl, Design und Simulation bis zur Fertigung und abschließenden experimentellen Charakterisierung. Ein besonderer Schwerpunkt wird hierbei auf die optischen, thermischen und mechanischen Eigenschaften der Bauteile sowie die damit einhergehende Funktionalität gelegt. Abgerundet werden die prozessbezogenen Forschungsarbeiten deshalb durch umfassende Validierungen der angestrebten Bauteileigenschaften. Weitere Informationen finden Sie unter: https://www.grotesk.uni-hannover.de/

Printed Nanoparticle-infused Waveguides (Cluster of Excellence PhoenixD Deutsche Forschungsgemeinschaft, DFG, EXC 2122, Project ID 390833453) -

Im Exzellenzcluster PhoenixD haben wir uns zum Ziel gesetzt, die Optikfertigung zu revolutionieren. Hierzu sollen optische Komponenten zukünftig zunehmend mit additiven Fertigungsverfahren (AM) hergestellt werden. Dies ermöglicht eine höhere Designkomplexität, einen hohen Grad an Funktionsintegration und eine sehr gute Anpassungsfähigkeit an individuelle Anforderungen. Darüber hinaus bietet AM die Möglichkeit zur Voxel-weisen Einstellung der Materialzusammensetzung. Ein hohes Maß an funktionaler Integration wird durch das prozessinterne Einbringen von Nanopartikeln in optische Komponenten wie Wellenleiter erreicht. Der von uns entwickelte Prozess basiert auf der Freeform-Reversible-Embedding-Technologie, die es ermöglicht, temperatur-, UV- und umweltstabile, hochtransparente Silikonmaterialien und andere viskose flüssige Materialien additiv zu verarbeiten. Mit dem entwickelten AM-Verfahren werden integrierte Wellenleiter-Emitter und Wellenleiter Sensoren gefertigt. Unser Konzept für diese Sensorsysteme nutzt die messbare Anregung von fluoreszierenden Nanopartikeln in gedruckten Wellenleitern zur Bestimmung von induzierten Verformungen. Licht im Anregungsspektrum der Nanopartikel wird durch einen verformbaren Wellenleiter geleitet. Abhängig von der internen Reflexion innerhalb des Wellenleiters kann die induzierte Verformung durch Analyse der Intensität der emittierten Fluoreszenzstrahlung der angeregten Nanopartikel gemessen werden.

Feedback Loop: Generative Optics Design (Cluster of Excellence PhoenixD Deutsche Forschungsgemeinschaft, DFG, EXC 2122, Project ID 390833453) -

Durch additive Fertigungsverfahren bietet sich Ingenieur:innen bei der Entwicklung optischer Systeme eine nie dagewesene Gestaltungsfreiheit. Diese kann mit Entwicklungswerkzeugen, die für klassisch gefertigte optische Systeme konzipiert sind, nicht sinnvoll abgebildet werden. In diesem Projekt wird daher der Ansatz des „generative Design“ verwendet, in welchem statt eines einzelnen starren Systems ein hochmodifizierbares Modell entwickelt wird. Mithilfe dieses Modells kann in kurzer Zeit eine große Anzahl möglicher Lösungsalternativen erzeugt werden, die in anschließenden Schritten automatisiert bewertet werden.

Additive Fertigung funktionalisierter Silikonoptiken (SAM - School for Additive Manufacturing, MWK) – In dem Projekt wird hochtransparentes Silikon in der Anwendung als optisches Material für Linsen verwendet. Da das Ausgangsmaterial flüssig ist, kann während des additiven Fertigungsprozesses Fremdmaterial – z.B. in Form von ferromagnetischen Partikeln – in die Silikonmatrix eingebettet werden. Mit Hilfe eines externen Magnetfelds kann die Linse im makroskopischen Maßstab verformt und dadurch ihre optische Funktion geschaltet werden.

Additive Manufacturing of Optical Systems

In dem Projekt stellen wir ein Raman-Spektroskop mit additiver Fertigungstechnologie her. Das Raman-Spektrometer ist eine leistungsstarke Technik zum hochspezifischen Nachweis molekularer Informationen. Es wird in der chemischen und biologischen Analyse verwendet, z.B. zur Detektion von Mikroplastik und Viren. Beim 3D-gedruckten Raman-Spektrometersystem wird die additive Fertigungstechnologie auf das optische System angewendet. Wir verwenden additive Fertigungsverfahren wie Stereolithographie, Multi-Jet-Modellierung oder Zwei-Photonen-Polymerisation, um transparent Komponenten mit dreidimensionalen Freiformen herzustellen. Auf diese Weise kann das optische System miniaturisiert und an anwendungsspezifische Anforderungen angepasst werden. Gleichzeitig bieten additive Fertigungsverfahren für viele Raman-Detektionsaufgaben eine hervorragende, noch unerforschte Möglichkeit, hochspezialisierte und damit sensitive Systeme herzustellen.