nanoreplica - Nanopräziser Formeinsatzbau und Replikationstechniken - Jena (2006-2010)

Das InnoProfile-Vorhaben

Geometrisch komplexe Präzisionsteile aus Kunststoff mit mikro- oder nanostrukturierten Oberflächen spielen zunehmend eine Schlüssel- rolle in der optischen Industrie, der Automobil- und Verkehrstechnik sowie in der Mechatronik, der Medizin- und Biotechnik. Deshalb werden auch Methoden zu deren dauerhaft präziser Replikation in einer Serienfertigung, z.B. mittels Kunststoffspritzguss, immer wichtiger. Solche Replikationsverfahren benötigen hoch genau strukturierte, langzeitstabile Formeinsätze. Um Technologien und Wissen zu deren Herstellung bereitzustellen, werden nun die in den vergangenen Jahren kontinuierlich entwickelten und heute überregional anerkannten Kompetenzen des Fraunhofer-Instituts für Angewandte Optik und Feinmechanik Jena auf dem Gebiet der optischen Systemtechnik und der Ultrapräzisionsbearbeitung mit dem in Thüringen vorhandenen Know-how der kunststoffverarbeitenden Industrie gebündelt. Dies bildet die Grundlage für den Aufbau einer Nachwuchsforschungsgruppe, die neuartige Verfahren zur Herstellung und Anwendung mikro- und nanostrukturierter Formeinsätze erforscht. Darauf basierend werden innovative Ansätze generiert, die zukünftig zu neuen Produktideen führen können.  

Die Ziele

Die Arbeiten der Nachwuchsforschungsgruppe konzentrieren sich auf die Grundlagen der Herstellung von Formeinsätzen. Dazu werden bekannte Verfahren angewendet und weiterentwickelt, teilweise  aber auch neue Verfahren und Verfahrenskombinationen getestet. Am Ende soll eine Replikation von Komponenten mit nanopräzisen Geometrien und Oberflächen mit Hilfe neuartiger Technologien erreicht werden. Im Fokus der Untersuchungen stehen Anwendungen der optischen und kunststoffverarbeitenden Industrie. Deshalb ist die enge Zusammenarbeit der Forschergruppe am Fraunhofer-Institut mit Firmen und Instituten aus der Region, aber auch deutschlandweit geplant. Langfristig sollen im Rahmen dieser Zusammenarbeit und eines zu etablierenden F&E-Netzwerkes durch die Überführung der entwickelten Technologien in ein industrielles Umfeld und die Qualifizierung der dortigen Fachkräfte die  Wettbewerbsfähigkeit der Region gestärkt und Arbeitsplätze geschaffen werden.

Die thematischen Schwerpunkte

Für die Herstellung hoch genauer Formeinsätze sollen klassische Ultrapräzisionsbearbeitungstechnologien und deren Kombination mit alternativen Fertigungsverfahren, beispielsweise der Laserbearbeitung oder lithographiebasierten Nanoimprint-Technologien, untersucht werden. Die für einen sicheren Entformprozess notwendigen  Oberflächenbeschichtungen und die prozessintegrierte Messtechnik vervollständigen die Technologiekette bis hin zur serientauglichen Replikation.

Im Einzelnen werden folgende Teilprojekte bearbeitet:

  • Optimierung klassischer Ultrapräzisionsbearbeitungsverfahren bezüglich Werkzeugverschleiß, Anwendung profilierter Diamantwerkzeuge und Kombination mit anderen Bearbeitungsverfahren
  • Lasermaterialbearbeitung von Formeinsätzen und Diamantwerkzeugen
  • Lithographiebasierte Strukturierung von Formeinsätzen
  • Schichttechnologien zur Verbesserung von Entformbarkeit und Standzeit der Formeinsätze
  • Fertigungsintegrierte Nanostruktur- und 3D-Messtechnik
  • Applikationen, z.B. nachempfundene Naturoberflächen mit definierten Eigenschaften bezüglich Reflexion, Benetzbarkeit, Haptik und Ästhetik

Die Partner

  • Docter Optics GmbH, Neustadt
  • eropräzisa GmbH, Hermsdorf
  • Fresnel Optics GmbH, Apolda
  • FKT Formenbau und Kunststofftechnik GmbH, Triptis
  •  IVB GmbH, Jena
  • Jenoptik Polymer Systems GmbH, Triptis
  • Jenoptik L.O.S. GmbH, Jena

Darüber hinaus sollen auch überregional Partner für das F&E-Netzwerk der Forschergruppe gewonnen werden.

Kontakt

Prof. Dr. Andreas Tünnermann und
Dr.-Ing. Erik Beckert
Fraunhofer-Institut für Angewandte Optik und Feinmechanik IOF
Albert-Einstein-Straße 7
07745 Jena
Tel.: 03641 80-7201 und 80-7338
E-Mail: andreas.tuennermann[at]iof.fraunhofer.de und erik.beckert[at]iof.fraunhofer.de

Die InnoProfile-Initiative entwickelt ihr regionales Innovationsprofil mit der InnoProfile-Transfer-Stiftungsprofessur "KoSimO" und dem InnoProfile-Transfer-Verbundprojekt "OptofluidChip" weiter.