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Projekt
In-Situ- Erfassung der 3d Brechungsindexverteilung in der additiven Fertigung von GRIN-Optiken (InProGrin)
Fachliche Zuordnung
Ur- und Umformtechnik, Additive Fertigungsverfahren
Förderung
Förderung seit 2024
Projektkennung
Deutsche Forschungsgemeinschaft (DFG) - Projektnummer 539598473
Die additive Fertigung gewinnt in den letzten Jahren in der Herstellung von komplexen optischen Komponenten zunehmend an Bedeutung, besonders in der Fertigung von Einzelstücken oder geringen Stückzahlen. Eine wesentliche Voraussetzung für den Einsatz in der Massenproduktion ist die Entwicklung von präzisen und hochflexiblen Verfahren zur prozessbegleitenden Qualitätssicherung und Bewertung der optischen Eigenschaften der Bauteile bereits innerhalb des Fertigungsprozesses. Besonders im Bereich der additiven Fertigung von Gradienten-Index (GRIN) Optiken zeigt der Stand der Technik Lücken im Bereich der gezielten Beeinflussung der Brechungsindexverteilung sowie der prozessbegleitenden Überwachung des Fertigungsprozesses mit Blick auf die optischen Eigenschaften der gefertigten optischen Komponenten. Eine Hürde für die Entwicklung einer prozessbegleitende Qualitätssicherung besteht darin, dass in der Literatur keine umfassenden Beschreibungen der Einflüsse des Fertigungsprozesses, insbesondere von Abweichungen vom geplanten Prozess, auf die optischen Eigenschaften der gefertigten Bauteile existieren. Ein umfassendes Verständnis dieser Einflüsse ist jedoch essenziell für die Auslegung einer geeigneten Messtechnik und der Kompensation von Abweichung innerhalb der Fertigung. Im Rahmen des beantragten Vorhabens werden daher zwei wesentliche Ziele verfolgt. Zum einen soll das Verständnis der Einflüsse des Fertigungsprozesses auf die Polymere und die optischen Eigenschaften der gefertigten optischen Elemente verbessert werden. Diese Erkenntnisse bilden die Grundlage einer mathematisch-physikalische Modellierung der optischen Eigenschaften unter Berücksichtigung der Eigenschaften des Fertigungsprozesses. Dieses Modell bildet die Grundlage für die Entwicklung eines Algorithmus zur Kompensation von Fertigungsabweichung und einer Optimierung des Fertigungsprozesses. Das zweite Ziel besteht in der Integration einer schnellen und robusten In-Prozess-Messtechnik zur Qualitätssicherung auf Basis der lagenweisen Wellenfrontmessung. Dieser Ansatz bietet das Potenzial zur Detektion und Kompensation von Abweichungen innerhalb des Fertigungsprozesses und somit einer Optimierung der optischen Eigenschaften der gefertigten optischen Elemente. Dies bildet die Basis für einen aktiv geregelten additiven Fertigungsprozess. Hierbei stellt auf der Fertigungsseiten besonders die gezielte und reproduzierbare Steuerung der Brechungsindexverteilung eine Herausforderung dar. Das beantragte Vorhaben ermöglicht somit, eine grundlegende Erweiterung der Zusammenhänge zwischen den optischen Eigenschaften der gefertigten Komponenten und den Fertigungsrandbedingungen. Als Demonstrator für die Funktionalität der aktiven Steuerung soll eine additiv gefertigte GRIN-Linse realisiert werden.
DFG-Verfahren
Sachbeihilfen
