Additive Fertigung strukturierter optischer Komponenten

Bei der Herstellung von Bauteilen mit komplexen Geometrien stoßen klassische Fertigungsverfahren schnell an Grenzen und können daher oft nicht mehr (wirtschaftlich) eingesetzt werden. Demgegenüber lassen sich mittels additiver Methoden (3D-Druck) auch unkonventionelle Bauteile hochflexibel sowie kosten- und materialeffizient herstellen. Aufgrund hoher technologischer Anforderungen bislang nicht etabliert sind additive Methoden für die Herstellung optischer Komponenten aus Quarzglas.
Im geplanten Vorhaben "Hybridglas-SLA" soll eine neue und innovative additive Technologie zur Herstellung komplexer optischer Bauteile aus Quarzglas entwickelt und umgesetzt werden. Das Hybrid-SLA-Verfahren besteht aus einem zweistufigen Schichtprozess, bei dem adaptierte Glaspasten in dünnen Schichten aufgebracht und anschließend mit einem Druckkopf eine zweite Komponente hinzugefügt werden kann. Die Glaspasten bestehen aus einem fein-dispersen Feststoff
(Si02) sowie einem photosensitiven Binder und werden speziell für diesen Prozess entwickelt. Die simultane Verarbeitung unterschiedlich dotierter Pasten ermöglicht den Aufbau dreidimensional strukturierter Bauteile mit variabler Geometrie und Zusammensetzung. Die erzeugten Bauteile werden thermisch entbindert und die resultierenden porösen Grünkörper zunächst thermisch-chemisch gereinigt und getrocknet. Die Verglasung erfolgt unter Aktivgasatmosphäre in einem speziellen
Gasdruck-Sinterofen, der im Rahmen des Vorhabens entwickelt wird. Das Anlegen eines hohen Gasdruckes ermöglicht dabei eine Verglasung bei reduzierter Temperatur und auf diese Weise eine formerhaltende Prozessführung. Nach einem Oberflächenfinish werden die so entstandenen Preformen zu strukturierten optischen Fasern verzogen, was ein absolutes Novum ist.