Effiziente Photonikproduktion durch intelligente Technologie (ePiTec)

Problemlage
Mikrostrukturierte Optiken finden zunehmend Anwendung in Beleuchtungs- aber auch abbildenden Systemen. Die Vorteile sind mannigfaltig, so lassen sich z.B. in der Beleuchtung Gradienten zwischen hell-dunkel-Bereichen gezielt einstellen. In der abbildenden Optik können durch Fresnellisierungen voluminöse Optiken miniaturisiert werden (z.B. Datenbrille).
Die derzeitige Überführung der geometrischen Daten der optischen Bauteile in die Anlagensteuerung geschieht über individuell programmierte Berechnungsvorschriften auf Basis von mathematischen Programmen und führt zu extremen Datenmengen, die insbesondere konventionelle Maschinensteuerungen überfordern. Konsequenzen daraus sind gegenwärtig entweder eine unzureichende Auflösung der Bearbeitungsbahnen oder extrem lange und unwirtschaftliche Prozesszeiten.
Aufgrund der Empfindlichkeit der so generierten Oberflächen ist ein taktiles Messen in der Regel nicht möglich. Berührungslose, optische Messtechnik stößt ebenfalls an ihre Grenzen und falls Teildaten gewonnen werden können, so existiert aktuell keine Möglichkeit der Datenrückführung für eine gezielte Analyse und Fehlersuche.

Zielstellung
Das Projektziel besteht darin, die aktuell bestehenden Defizite bei der Herstellung hochpräziser Bauteile durchgängig abzubauen durch neue Entwicklungen in den Bereichen Design- und Simulationssoftware, Maschinen-, Fertigungs- und Messtechnik sowie durch die durchgängige Prozessverknüpfung und Automatisierung einzelner Schritte in einer Gesamtlösung. Im Rahmen des Projekts soll eine neuartige Produktionsmaschine entwickelt und aufgebaut werden, in die die entwickelten Module integriert werden.

Vorgehensweise
Zur Erreichung der Ziele wird eine Automatisierungslösung zur Herstellung komplexer High-Tech-Produkte vom Design über die Fertigung bis zur Messtechnik erarbeitet. Neben der Entwicklung einer Spanntechnik zum mikrometergenauen Austausch von Präzisionsbauteilen von der Vorfertigung über die Bearbeitung bis hin zur Bauteilvermessung wird die Standardisierung der Datenformate erforscht. Anschließend werden Schnittstellen zur durchgängigen Kommunikation entlang der Wertschöpfungskette von der Entwicklung bis zur Qualitätssicherung entwickelt und erprobt. Anhand des Demonstrators zur Herstellung optischer Komponenten für einen LED-Frontscheinwerfer wird der Projekterfolg auf einer Bearbeitungsmaschine überprüft und anschließend auf weitere Applikationsbereiche übertragen.

Ergebnisverwertung
Die Ergebnisse des Forschungsvorhabens erzeugen am Produktionsstandort Deutschland einen unmittelbaren Mehrwert für die innovative Bearbeitung von komplexen Photonikprodukten. Durch die Orientierung an einem realen Demonstrator aus der Automobilbranche liefert das Vorhaben wertvolle Impulse für Industrie und Wissenschaft und zeigt unmittelbare Transferchancen in Schlüsseltechnologien, wie der Medizintechnik oder der Energieforschung auf.
Nach Projektende werden die Projektpartner die einzelnen Komponenten sowie die gesamte Produktionsanlage zur Marktreife bringen und diese sowohl in der eigenen Produktion einsetzen als auch am Markt anbieten.

• Fraunhofer-Gesellschaft zur Förderung der angewandten Forschung eingetragener Verein
• HELLA GmbH & Co. KGaA
• InnoLite GmbH
• Mahr GmbH