20 JAHRE - Bayerische Forschungsstiftung
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nanotechnoLogie neue ProJeKte ProJeKtLeitung bayerisches Laserzentrum gmbh Konrad-Zuse-str. 2–6 91052 erlangen Dr. stephan roth tel. 09131 / 9779013 Fax 09131 / 9779011 www.blz.org s.roth@blz.org ProJeKtPartner excelitas technologies elcos gmbh www.excelitas.com suss microoptics sa www.suss.ch suss microtec Lithography gmbh www.suss.com 86 Geordnete großflächige Mikro- und Nanostrukturen acc.V spot magn Det wD exp 20.0 kV 6.0 600x se 10.8 0 LeD 50 µm Links: rem-aufnahme: Laserstrahlablation einer LeD-Konverterschicht (excimerlaser 193 nm); rechts: streustrukturen: sphären aus Polymethylmethacrylat (Pmma) Licht emittierende Dioden (LeDs) gelten als Leuchtmittel der Zukunft, bieten aber hinsichtlich effizienzsteigerung noch viel Potenzial. gegenstand der aktuellen Forschungsarbeiten ist es, den Produktionsprozess und die Lichtausbeute der strahler weiterhin zu optimieren. im rahmen des Vorhabens soll die erzeugung von mikro- und nanostrukturen verschiedener aktiver optischer oberflächen mit dem Ziel der strahlformung und effizienzsteigerung simulativ und experimentell untersucht werden. im Vordergrund steht die strukturierung von aktiven oberflächen von konverterbasierten LeDs, da hierdurch eine beeinflussung der spektralen abstrahlcharakteristik und eine erhöhung der Lichtauskopplung erreicht werden kann. basis für die experimentelle Durchführung sind zunächst simulative untersuchungen. hierdurch soll ein grundlegendes Verständnis zur wirkung von nano- und mikrostrukturen an optisch aktiven oberflächen (LeDs) erarbeitet werden. es werden laserbasierte technologien für die direkte oder indirekte strukturierung eingesetzt. Für die indirekte strukturierung wird ein neues Verfahren untersucht, das es ermöglicht, auf photochemisch texturierten substraten durch aufbringung einer Polymerlösung strukturen im nano- und mikrometerbereich zu erzeugen. Die angestrebten Verfahren zeichnen sich durch eine hohe Flexibilität und Prozessge- 40 µm schwindigkeit aus, die vor allem bei der applikationsspezifischen herstellung von strukturierten oberflächen in kleinen und mittleren serien einen Kostenvorteil gegenüber konventionellen Verfahren bieten. in der ersten Projektphase werden möglichkeiten zur erzeugung von lichtformenden mikrostrukturen erforscht. hierzu werden erfolgversprechende strukturen mittels op- tischer simulationssoftware untersucht und optimiert. Zudem wurden zu beginn des Projektes die Zielgrößen definiert und die spezifikationen mit den Projektpartnern abgestimmt. hierzu gehören vor allem die Definition der verwendeten materialien sowie die Zusammenstellung aller wichtigen materialeigenschaften und Zielgrößen.
3D-Former zur wirtschaftlichen Herstellung von Freiformflächen bei Kunststoffscheiben Links: Durch stempelmatrix dargestellte Freiform; rechts: aktuatoren-matrix mit interpolierender matte [Quelle: bmw] Das Projekt 3D-Former zur wirtschaftlichen herstellung von Freiformflächen bei Kunststoffscheiben soll es unternehmen ermöglichen, kostengünstig beliebig geformte Prototypen und Kleinserien zu fertigen. werkzeuge für die Produktion geformter Kunststoffscheiben werden bislang in einem aufwendigen, kostenintensiven Prozess hergestellt. als werkzeugform dient ein spanend gefertigter und nur eingeschränkt wiederverwendbarer Pu-schaumblock. nach dem abformen der werkzeuggeometrie auf die Kunststoffscheibe wird die außenkontur manuell mit einer bandsäge herausgearbeitet. Der hohe anteil an manueller tätigkeit und die mangelnde anpassbarkeit des Puschaum-werkzeugs bei Formänderungen erschweren die wirtschaftliche herstellung der Kunststoffscheiben. Ziel des Projektes 3D- Former ist es, ein wiederverwendbares und formflexibles werkzeugsystem zu entwickeln, das ein automatisiertes abformen und robotisches besäumen von beliebigen scheibenformen ermöglicht. um die scheibenform darzustellen, wird eine gekrümmte oberfläche durch ein Feld von stempeln erzeugt. Die höhe jedes stempels kann individuell eingestellt und dadurch eine beliebige Krümmung der stempeloberflächen erzeugt werden. Die oberflächenstetigkeit zwischen den stempeln wird durch eine interpolationsschicht zwischen stempel und Kunststoffscheibe realisiert. nach dem abformen der oberflächengeometrie wird der scheibenrand durch einen Fräskopf bearbeitet, der an einem industrieroboter montiert ist. intelligente algorithmen zur bahnplanung und die interaktion mit dem formgebenden werkzeug sollen verhindern, dass die stempelmatrix während der bearbeitung durch das Fräswerkzeug beschädigt wird, und so das besäumen der scheibe mit einer senkrecht zur oberfläche verlaufenden schnittkante ermöglichen. ProZess- unD ProDuKtionstechniK neue ProJeKte ProJeKtLeitung high tech gerätebau gmbh entwicklung raiffeisenallee 3 82041 oberhaching Dipl.-ing. (Fh) werner Leeb tel. 089 / 613791 02 Fax 089 / 613 49 62 www.htg-gmbh.de info@htg-gmbh.de ProJeKtPartner blackbird robotersysteme gmbh www.blackbird-robotics.de evonik röhm gmbh www.evonik.com Fraunhofer institut für werkzeug- maschinen und umformtechnik (iwu) Projektgruppe für ressourceneffiziente mechatronische Verarbeitungsmaschinen (rmV) www.iwu.fraunhofer.de hauk modell und Formenbau gmbh www.hauk-modellbau.de yaskawa europe gmbh www.yaskawa.eu.com hochschule münchen Fakultät Feinwerk- und mikrotechnik / Physikalische technik www.hm.edu 87
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Geordnete großflächige Mikro- und<br />
Nanostrukturen<br />
acc.V spot magn Det wD exp<br />
<strong>20</strong>.0 kV 6.0 600x se 10.8 0 LeD<br />
50 µm<br />
Links: rem-aufnahme: Laserstrahlablation einer LeD-Konverterschicht (excimerlaser 193 nm);<br />
rechts: streustrukturen: sphären aus Polymethylmethacrylat (Pmma)<br />
Licht emittierende Dioden (LeDs) gelten als Leuchtmittel der Zukunft, bieten aber<br />
hinsichtlich effizienzsteigerung noch viel Potenzial. gegenstand der aktuellen<br />
Forschungsarbeiten ist es, den Produktionsprozess und die Lichtausbeute der strahler<br />
weiterhin zu optimieren.<br />
im rahmen des Vorhabens soll die erzeugung<br />
von mikro- und nanostrukturen verschiedener<br />
aktiver optischer oberflächen mit<br />
dem Ziel der strahlformung und effizienzsteigerung<br />
simulativ und experimentell untersucht<br />
werden. im Vordergrund steht die<br />
strukturierung von aktiven oberflächen von<br />
konverterbasierten LeDs, da hierdurch eine<br />
beeinflussung der spektralen abstrahlcharakteristik<br />
und eine erhöhung der Lichtauskopplung<br />
erreicht werden kann.<br />
basis für die experimentelle Durchführung<br />
sind zunächst simulative untersuchungen.<br />
hierdurch soll ein grundlegendes Verständnis<br />
zur wirkung von nano- und mikrostrukturen<br />
an optisch aktiven oberflächen (LeDs)<br />
erarbeitet werden. es werden laserbasierte<br />
technologien für die direkte oder indirekte<br />
strukturierung eingesetzt. Für die indirekte<br />
strukturierung wird ein neues Verfahren untersucht,<br />
das es ermöglicht, auf photochemisch<br />
texturierten substraten durch aufbringung<br />
einer Polymerlösung strukturen im<br />
nano- und mikrometerbereich zu erzeugen.<br />
Die angestrebten Verfahren zeichnen sich<br />
durch eine hohe Flexibilität und Prozessge-<br />
40 µm<br />
schwindigkeit aus, die vor allem bei der applikationsspezifischen<br />
herstellung von strukturierten<br />
oberflächen in kleinen und mittleren<br />
serien einen Kostenvorteil gegenüber konventionellen<br />
Verfahren bieten.<br />
in der ersten Projektphase werden möglichkeiten<br />
zur erzeugung von lichtformenden<br />
mikrostrukturen erforscht. hierzu werden<br />
erfolgversprechende strukturen mittels op-<br />
tischer simulationssoftware untersucht und<br />
optimiert. Zudem wurden zu beginn des<br />
Projektes die Zielgrößen definiert und die<br />
spezifikationen mit den Projektpartnern abgestimmt.<br />
hierzu gehören vor allem die Definition<br />
der verwendeten materialien sowie die<br />
Zusammenstellung aller wichtigen materialeigenschaften<br />
und Zielgrößen.