14. Nov 2014

Interview mit dem Geschäftsführer von Luxexcel Richard van de Vrie und Professor Jyrki Saarinen von der Universität Ost-Finnland

Text: Joachim Ritter

Dank generativer Fertigungsverfahren (3D-Printing) erlebt die Optik- und Photonikbranche zurzeit eine Wiedererweckung. Zwei visionäre Unternehmer teilen mit uns ihre Meinung zur neuen Generation mikrostrukturierter Präzisionsoptiken und erklären, wie die digitale Datenverarbeitung die Entwicklungschancen für alle optischen Produkte und Märkte erweitern wird.

Die Entwicklung der LED macht nur Sinn, wenn sie effizienter genutzt wird? Eine Provokation? Nein, es ist eine technische Tatsache, dass das Licht der LED eine Punktlichtquelle ist, dessen Licht gestreut oder reflektiert werden muss, wenn wir das Licht flächig und/oder im Raum genutzt werden soll. Dieser Umstand scheint eher wie eine Aufgabe, bietet uns aber in der Planung und Gestaltung neue Möglichkeiten. Selbst individuelle Lösungen sind nun möglich, durch das 3D-Druckverfahren für optische Linsen. Das bedeutet Licht wird effizienter und hat weniger Streuverluste. Der niederländische Hersteller von optischen Bauteilen Luxexcel ist nun in der Lage, optische Linsen individuell im 3D-Druckerverfahren in hoher Präzision und Geschwindigkeit herzustellen. Mit diesen neuen Möglichkeiten kann der Anbieter mit dem Spritzguss-Verfahren bei der Produktion kleiner und mittelgroßer Produktreihen optischer Bauteile konkurrieren. Das Unternehmen bietet jetzt einen schnellen und effektiven Service für die Prototypenentwicklung, die Serienproduktion und die Herstellung von Optiken ohne teure und unflexible Werkzeuge. Der gesamte Prozess der Herstellung ist digital und ermöglicht dadurch volle Flexibilität und eine bedarfsorientierte Fertigung. Hohe Bestandskosten sind folglich nicht mehr notwendig. Kleinserien oder einzelne Optiken können in wenigen Tagen hergestellt werden. Einzigartige optische Entwürfe und Bauteile können schnell getestet, neue Entwürfe geprüft werden. Das neue Material LUX-Opticlear wurde von Luxexcel entwickelt, um die besten optischen Eigenschaften mit einer Druckhöhe bis zu 20 Millimetern zu ermöglichen.

Herr van de Vrie, welchen großen Herausforderungen muss sich die Lichtindustrie im Bereich Optik stellen?
Wenn wir in der Lage sind, die Lichtausbeute einer Lichtquelle zu lenken und die Lichtverteilung für jegliche Anwendung zu steuern, können wir auch Energie sparen und Streulicht vermeiden. Die Lichtindustrie nutzt Linsen oder Reflektoren, um Licht zu lenken. Für die Massenproduktion von Linsen werden aufwendige Formen sowie große Auftragsvolumen benötigt, um sicherzustellen, dass sich eine Investition lohnt. Demzufolge befinden sich Leuchtenhersteller in einer schwierigen Situation. Der Aufwand für Formen und für Vorratsbestände ist gewaltig, aber die LED-Leuchtmittel entwickeln sich so schnell, dass die Produktion von Linsen stets aktualisiert werden muss. Das führt wiederum zu hohen Abschreibungen und zu Bergen von verschwendeten Linsen, Formen und anderen Komponenten. Letztendlich neigen die Hersteller dazu, handelsübliche Linsen zu verwenden, die das Licht nicht richtig lenken, Energie verschwenden und Streulicht generieren. Wir sind in der Tat von schlechten Lichtlösungen umgeben: Gewächshäuser verursachen erhebliche Lichtverschmutzungen, die Hälfte der Straßenbeleuchtung strahlt direkt in unsere Schlafzimmer, wir akzeptieren eine kreisförmige Lichtverteilung auf rechteckigen Gemälden… Wie schwer ist es, das Licht auf die richtige Fläche zu lenken und die geeignete Wirkung zu erzielen? Es handelt sich dabei um die Optik!

Wie lange braucht man, um Linsen zu drucken?
Nehmen wir eine 0,5 Zentimeter Linse mit einem Durchmesser von drei Zentimetern: Wir können jetzt zwischen 400 und 500 Linsen pro Stunde drucken.

Letztes Jahr entwickelte Luxexcel die erste voll funktionstüchtige 3D-gedruckte Brille. Wann können wir mit kundenspezifischen 3D-gedruckten Brillen rechnen?
Mehrere leitende Unternehmen im Brillen-Sektor wären durchaus bereit an der Entwicklung von 3D-gedruckten Brillen zusammenzuarbeiten. Wichtig beim Drucken von Augenoptiken sind: Oberflächenqualität, optische Homogenität und Lichtdurchlässigkeit. Wir arbeiten auch eng mit der Universität Ost-Finnlands zusammen. Professor Jyrki Saarinen leitet ein Projekt, das durch EUMittel sowie durch Tekes in Finnland unterstützt wird. Das wird sowohl Luxexcel als auch eine Gruppe weiterer Unternehmen helfen, unsere Druckverfahren soweit zu veredeln, dass wir auch 3D-Printing für Photonik-Anwendungen liefern können.

Prof. Saarinen, wie schätzen Sie die Wichtigkeit des 3D-Drucks für die Optikbranche?
Die Optikbranche, wie viele andere Bereiche vor dem 3D-Druck, hat es schwer wegen der langen Entwicklungszeiten, um einen Prototypen zu produzieren, und wegen mangelnder kosteneffektiver Herstellungsverfahren bei niedrigen und sogar mittleren Auftragsvolumen. Kunden haben sich daran gewöhnt, dass kundenspezifische Produkte teuerer sind als Massenartikel. Endverbraucher sind zum Beispiel bereit, ziemlich viel Geld auszugeben, um ihre Smartphones zu individualisieren. Weitere interessante Geräte und Produkte sind aufgrund der hohen Erstinvestitionen noch nicht kommerzialisiert worden. Generative Fertigungsverfahren, sprich der 3DDruck, ändern nun solche Paradigmen. Und dank der „Printoptical Technology“ von Luxexcel sind wir in der Lage, komplett neue Optiken herzustellen. Bevor ich von dieser Technologie erfuhr, hatte ich Befürchtungen, dass die Optikbranche einen Rückschlag erleiden würde. Ich konnte mir vorstellen, dass, obwohl der 3D-Druck schon verfügbar ist, die Techniker wieder auf mechanische oder elektronische Lösungen zurückgreifen würden, anstatt sich für einen Ansatz zu entscheiden, der eher für optische Produkte geeignet ist. Zum Glück kann die Optikbranche jetzt mit dem Streben nach neuen Anwendungen und Märkten fortfahren.

Richard van de Vrie ist Gründer und Geschäftsführer von Luxexcel – Erfinder gedruckter 3D-Optiken.
Prof. Jyrki Saarinen ist Professor für Photonik an der Universität Ost-Finnland, Gründer von Heptagon, weltführender Entwickler und Hersteller von Wafer-Level- Optiken und Optoelektronik, und geschäftsführender Direktor der European Optical Society.

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