Desde el diseño óptico hasta la conformación, pulido láser y corrección de forma láser, así como ajuste y empaquetado, el Fraunhofer ILT ofrece una fabricación completamente integrada y basada en láser, única en su forma a nivel mundial. De este modo, el instituto se dirige, entre otros, a fabricantes y usuarios de áreas como tecnología médica, óptica láser o microelectrónica.
[Array de microlentes monolíticas de doble cara fabricado con láser para la homogeneización de la radiación láser. La cadena de procesos completamente basada en láser permite una fabricación eficiente de superficies ópticas complejas.]
De la tradición a la innovación
El nombre Fraunhofer ha representado durante más de doscientos años avances en óptica. El físico y óptico Joseph von Fraunhofer desarrolló a principios del siglo XIX nuevos métodos para la fabricación y caracterización de ópticas de vidrio precisas, estableciendo así importantes fundamentos para la fabricación óptica moderna.
Hoy, los investigadores del Fraunhofer ILT retoman esta tradición y, al mismo tiempo, impulsan un cambio tecnológico disruptivo: los procesos basados en láser deben reemplazar los pasos de fabricación convencionales que hasta hoy requieren intervenciones manuales regulares, permitiendo cadenas de procesos completamente digitales y altamente automatizables. El resultado: incluso geometrías complejas como asféricas, ópticas de forma libre o superficies microestructuradas se pueden fabricar y corregir de manera eficiente, ya sean arrays de microlentes en el rango submilimétrico o asféricas complejas en la escala del centímetro.
[Incluso las geometrías más exigentes se pueden fabricar de manera eficiente sin esfuerzo adicional en herramientas. Aquí: lente de forma libre para proyección de logotipos, después de la eliminación láser (izquierda), pulido láser (centro) y desreflectado (derecha).]
Fabricación de ópticas complejas sin esfuerzo adicional
En el Fraunhofer ILT, los distintos pasos de procesamiento basados en láser se integran sin problemas. Comenzando con la conformación basada en láser, se pueden preformar de manera específica los bloques de vidrio. En pasos posteriores, el pulido láser y, si es necesario, la corrección de forma láser aseguran que las superficies se suavicen y se compensen las desviaciones de forma en el rango nanométrico. La técnica de fabricación se complementa con un diseño óptico adecuado para la fabricación y con procedimientos para el ajuste activo y el empaquetado de componentes ópticos. Así se crea una cadena de procesos digitalmente controlable y continua, con la que se pueden fabricar e integrar de manera eficiente tanto ópticas individuales como conjuntos ópticos completos.
»Al láser no le importa la complejidad de la geometría óptica«, explica el Dr. Edgar Willenborg, líder del grupo de pulido en el Fraunhofer ILT, la ventaja decisiva. »Asféricas, superficies de forma libre o geometrías especiales se pueden realizar con la misma herramienta sin un gran esfuerzo adicional. Solo la tecnología de medición se vuelve más compleja.« Willenborg denomina este principio »Complejidad sin costo«. En la fabricación clásica, una asférica puede costar fácilmente cinco veces más que una esfera comparable, una diferencia que se elimina con los procedimientos basados en láser.
Martin Kratz, líder del grupo de estructuración en volumen y litografía en el Fraunhofer ILT, explica otro valor técnico añadido: »Al trabajar el láser a través del vidrio, se pueden fabricar la parte frontal, la parte trasera y el cilindro de borde de una óptica en un solo montaje con la máxima precisión de los ejes ópticos entre sí. El espectro va desde arrays de microlentes con lentes individuales a partir de 500 micrómetros hasta ópticas macro con diámetros de hasta 80 milímetros actualmente.« En el futuro, los grupos de investigación quieren escalar sus procesos de fabricación también a diámetros más grandes.
[Lente asférica de ala de gaviota con 40 mm de diámetro después de la conformación basada en láser y antes del pulido.]
Fabricación óptica basada en láser en camino hacia la industria
El Fraunhofer ILT considera que ha llegado el momento de transferir estas tecnologías a la práctica industrial. »Después de muchos años de desarrollo de procesos fundamentales, estamos en el umbral de la implementación industrial«, dice Edgar Willenborg. »La creciente cooperación con fabricantes de máquinas muestra: la industria está lista para dar este paso.« Así, el Fraunhofer ILT se dirige específicamente a empresas que desean integrar la fabricación óptica basada en láser en su propia producción.
La fabricación óptica basada en láser abre nuevas posibilidades para aplicaciones donde se requieren geometrías complejas y fabricación flexible. Esto incluye, por ejemplo, sistemas ópticos para tecnología médica, así como ópticas láser para aplicaciones industriales y componentes ópticos para microelectrónica. También en campos futuros como la tecnología cuántica, la litografía EUV o la investigación sobre fusión, aumenta la demanda de ópticas especiales de alta precisión.
»Muchos sistemas ópticos modernos requieren hoy geometrías personalizadas que solo se pueden fabricar con gran esfuerzo mediante métodos clásicos.«, explica Martin Kratz. »Los procesos basados en láser permiten fabricar tales ópticas de manera flexible y económica, especialmente cuando se requieren geometrías complejas.«
Transferencia de tecnología de la investigación a la producción
»La oferta de servicios del Fraunhofer ILT cubre toda la gama, desde el primer concepto hasta el acompañamiento de la implementación industrial. Al principio, a menudo se realiza un estudio de viabilidad, en el que se verifica junto con el cliente si y cómo se pueden adaptar los procesos basados en láser a sus diseños ópticos y requisitos específicos«, complementa el Dr. Christian Vedder, jefe del departamento de »Tecnología de superficies y ablación«. Sobre esta base, el Fraunhofer ILT fabrica prototipos y series pequeñas, como demostradores y para la validación de procesos. En el siguiente paso, el instituto apoya a sus clientes y socios de proyectos en la introducción industrial de los nuevos procesos de fabricación en su propia producción. Donde no hay máquinas adecuadas disponibles en el mercado, el Fraunhofer ILT las desarrolla y construye a pedido.
En la fabricación óptica basada en láser, actualmente trabajan alrededor de 12 científicos en el Fraunhofer ILT. Dos áreas de investigación están actualmente en el centro de atención: por un lado, la integración de sistemas de sensores en los procesos de fabricación para aumentar aún más la precisión de forma de las ópticas fabricadas. Por otro lado, la optimización de la cadena de procesos con el objetivo de aumentar el umbral de destrucción inducido por láser de las superficies ópticas, un parámetro de calidad decisivo, especialmente para ópticas láser de alto rendimiento.
En la Optatec del 5 al 7 de mayo de 2026 en Fráncfort del Meno, el Fraunhofer ILT presentará en el stand 219 en el pabellón 3 demostradores seleccionados a lo largo de esta cadena de procesos. Los investigadores del instituto estarán disponibles durante la feria para conversaciones sobre aplicaciones concretas, desarrollo de procesos y oportunidades de cooperación. Además, el Fraunhofer ILT participará el 6 de mayo con una conferencia técnica y una posterior discusión en panel en un programa de SPIE optics.org.
Fraunhofer ILT en la Optatec 2026 en el pabellón 3, stand 219
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