Od optického designu přes tvarování, laserové leštění a laserovou korekci tvaru až po seřízení a balení nabízí Fraunhofer ILT zcela integrovanou, laserem založenou výrobu, která je ve světě jedinečná. Tímto institut oslovuje mimo jiné výrobce a uživatele z oblastí jako je medicínská technika, laserová optika nebo mikroelektronika.
[Laserem vyrobená monolitická dvoustranná mikrolensová pole pro homogenizaci laserového záření. Kompletně laserový procesní řetězec umožňuje efektivní výrobu složitých optických povrchů.]
Od tradice k inovaci
Jméno Fraunhofer již více než dvě stě let představuje pokroky v optice. Fyzik a optik Joseph von Fraunhofer vyvinul na počátku 19. století nové metody pro výrobu a charakterizaci přesných skleněných optik a tím položil důležité základy pro moderní výrobu optiky.
Dnes vědci z Fraunhofer ILT navazují na tuto tradici a zároveň posouvají disruptivní technologickou změnu: Procesy založené na laseru by měly nahradit konvenční výrobní kroky, které dodnes vyžadují pravidelné ruční zásahy, a umožnit zcela digitální, vysoce automatizovatelné procesní řetězce. Výsledek: I složité geometrie jako asférické čočky, volně tvarované optiky nebo mikrostrukturované povrchy lze efektivně vyrábět a korigovat – ať už se jedná o mikrolensové pole v submilimetrovém rozsahu nebo složité asférické čočky v centimetrovém měřítku.
[Dokonce i nejnáročnější geometrie lze efektivně vyrábět bez dodatečných nástrojových nákladů. Zde: volně tvarovaná čočka pro projekci loga, po laserovém odstraňování (vlevo), laserovém leštění (uprostřed) a antireflexní úpravě (vpravo).]
Výroba komplexních optik bez dodatečných nákladů
Na Fraunhofer ILT jednotlivé laserové zpracovatelské kroky bezproblémově navazují. Začínající laserovým tvarováním lze skleněné polotovary cíleně předformovat. V následujících krocích se laserovým leštěním a, pokud je to nutné, laserovou korekcí tvaru zajišťuje vyhlazení povrchů a vyrovnání tvarových odchylek v nanometrovém rozsahu. Výrobní technologie je doplněna o výrobě přizpůsobený optický design a o metody pro aktivní seřízení a balení optických komponentů. Tak vzniká souvislý, digitálně říditelný procesní řetězec, s nímž lze efektivně vyrábět a integrovat jak jednotlivé optiky, tak kompletní optické sestavy.
„Laseru je složitost optické geometrie lhostejná,“ vysvětluje Dr. Edgar Willenborg, vedoucí skupiny leštění na Fraunhofer ILT, rozhodující výhodu. „Asférické, volné plochy nebo speciální geometrie jsou realizovatelné se stejným nástrojem bez velkého dodatečného úsilí. Pouze měřicí technika se stává složitější.“ Willenborg tento princip označuje jako „Complexity for Free“. V klasické výrobě může asféra ve srovnání s podobnou sférou snadno stát pětkrát více – rozdíl, který s laserovými postupy odpadá.
Martin Kratz, vedoucí skupiny pro objemovou strukturování a litografii na Fraunhofer ILT, vysvětluje další technickou výhodu: „Prací laseru skrze sklo lze vyrobit přední stranu, zadní stranu a okrajový válec optiky v jedné upínací poloze s nejvyšší přesností optických os vůči sobě. Spektrum sahá od mikrolensových polí s jednotlivými čočkami od 500 mikrometrů až po makrooptiky s aktuálním průměrem až 80 milimetrů.“ V budoucnu chtějí výzkumné skupiny své výrobní procesy také škálovat na větší průměry.
[Asférická křivková čočka o průměru 40 mm po laserovém tvarování a ještě před leštěním.]
Laserová optická výroba na cestě do průmyslu
Fraunhofer ILT považuje za správný čas tyto technologie převést do průmyslové praxe. „Po mnoha letech základního vývoje procesů jsme na prahu průmyslové realizace,“ říká Edgar Willenborg. „Rostoucí spolupráce s výrobci strojů ukazuje: Průmysl je připraven tento krok učinit.“ S tím se Fraunhofer ILT cíleně zaměřuje na společnosti, které chtějí integrovat laserovou optickou výrobu do své vlastní produkce.
Laserová optická výroba otevírá nové možnosti pro aplikace, kde jsou požadovány složité geometrie a flexibilní výroba. Patří sem například optické systémy pro medicínskou techniku, stejně jako laserové optiky pro průmyslové aplikace a optické komponenty pro mikroelektroniku. Také v budoucích oblastech, jako je kvantová technologie, EUV-lithografie nebo výzkum fúze, roste poptávka po vysoce přesných specializovaných optikách.
„Mnoho moderních optických systémů dnes vyžaduje na míru šité geometrie, které lze klasickými metodami vyrobit pouze s velkým úsilím,“ vysvětluje Martin Kratz. „Laserové procesy umožňují flexibilní a ekonomickou výrobu takových optik – zejména když jsou požadovány složité geometrie.“
Technologický transfer z výzkumu do výroby
„Nabídka služeb Fraunhofer ILT pokrývá celé spektrum od prvního konceptu až po doprovod průmyslové realizace. Na začátku často stojí studie proveditelnosti, ve které se společně se zákazníkem zkoumá, zda a jak mohou být laserové procesy přizpůsobeny jeho specifickým optickým designům a požadavkům,“ doplňuje Dr. Christian Vedder, vedoucí oddělení „Povrchová technika a ablace“. Na tomto základě Fraunhofer ILT vyrábí prototypy a malé série jako demonstrátory a pro validaci procesů. V dalším kroku institut podporuje své zákaznice a projektové partnery při průmyslovém zavádění nových výrobních procesů do vlastní produkce. Kde na trhu nejsou k dispozici vhodné stroje, vyvíjí a vyrábí je Fraunhofer ILT na základě poptávky.
Na laserové optické výrobě v Fraunhofer ILT v současnosti pracuje přibližně 12 vědců a vědkyň. Dva výzkumné zaměření jsou v současnosti v centru pozornosti: Na jedné straně integrace senzorových systémů do výrobních procesů, aby se dále zvýšila tvarová přesnost vyráběných optik. Na druhé straně optimalizace procesního řetězce s cílem zvýšit laserem indukovaný destrukční práh optických povrchů, což je rozhodující kvalitativní parametr, zejména pro vysoce výkonné laserové optiky.
Na výstavě Optatec, která se koná od 5. do 7. května 2026 ve Frankfurtu nad Mohanem, představí Fraunhofer ILT na stánku 219 v hale 3 vybrané demonstrátory podél tohoto procesního řetězce. Výzkumníci institutu budou během veletrhu k dispozici pro rozhovory o konkrétních aplikacích, vývoji procesů a možnostech spolupráce. Kromě toho se Fraunhofer ILT 6. května zúčastní odborné přednášky a následné panelové diskuse v rámci programu SPIE optics.org.
Fraunhofer ILT na Optatec 2026 v hale 3 na stánku 219
Kontakt:
