Od projektowania optyki, przez formowanie, polerowanie laserowe i korekcję formy laserowej, aż po regulację i pakowanie, Fraunhofer ILT oferuje w pełni zintegrowaną, opartą na laserach produkcję, unikalną na skalę światową. W ten sposób instytut kieruje swoją ofertę między innymi do producentów i użytkowników z takich dziedzin jak technika medyczna, optyka laserowa czy mikroelektronika.
[Wykonane w technologii laserowej monolityczne, podwójnie stronione mikrosoczewki do homogenizacji promieniowania laserowego. Całkowicie laserowy proces produkcji umożliwia efektywne wytwarzanie skomplikowanych powierzchni optycznych.]
Od tradycji do innowacji
Nazwa Fraunhofer od ponad dwustu lat oznacza postęp w optyce. Fizyk i optyk Joseph von Fraunhofer opracował na początku XIX wieku nowe metody produkcji i charakteryzacji precyzyjnych optyk szklanych, kładąc tym samym ważne fundamenty pod nowoczesną produkcję optyki.
Dziś badacze z Fraunhofer ILT kontynuują tę tradycję, jednocześnie wprowadzając disruptywną zmianę technologiczną: procesy oparte na laserach mają zastąpić konwencjonalne kroki produkcyjne, które do dziś wymagają regularnych ręcznych interwencji, i umożliwić w pełni cyfrowe, w wysokim stopniu zautomatyzowane łańcuchy procesowe. Efekt: nawet złożone geometrie, takie jak asfery, optyka swobodna czy mikrostrukturalne powierzchnie, mogą być efektywnie wytwarzane i korygowane – czy to mikrosoczewki w zakresie submilimetrowym, czy złożone asfery w skali centymetrowej.
[Nawet najbardziej skomplikowane geometrie można efektywnie wytwarzać bez dodatkowego wysiłku narzędziowego. Tutaj: soczewka swobodna do projekcji logo, po usunięciu laserowym (po lewej), wypolerowana laserowo (pośrodku) i zmatowiona (po prawej).]
Produkcja złożonych optyk bez dodatkowych kosztów
W Fraunhofer ILT poszczególne kroki obróbcze oparte na laserze płynnie się ze sobą łączą. Rozpoczynając od formowania opartego na laserze, można celowo wstępnie formować surowe szkło. W kolejnych krokach polerowanie laserowe oraz, jeśli to konieczne, korekcja formy laserem, zapewniają wygładzenie powierzchni i kompensację odchyleń kształtu w zakresie nanometrów. Technologia produkcji jest uzupełniana przez projektowanie optyki dostosowane do produkcji oraz przez metody aktywnej regulacji i pakowania komponentów optycznych. W ten sposób powstaje ciągły, cyfrowo sterowany łańcuch procesów, który umożliwia efektywne wytwarzanie i integrowanie zarówno pojedynczych elementów optycznych, jak i kompletnych zespołów optycznych.
„Laserowi jest obojętna złożoność geometrii optycznej“, wyjaśnia dr Edgar Willenborg, kierownik grupy polerowania w Fraunhofer ILT, kluczową zaletę. „Asfery, powierzchnie swobodne czy geometrie specjalne można zrealizować tym samym narzędziem bez dużego dodatkowego wysiłku. Tylko technika pomiarowa staje się bardziej skomplikowana.“ Willenborg określa tę zasadę jako „Złożoność za darmo“. W klasycznej produkcji asfera może kosztować nawet pięć razy więcej niż porównywalna sfera – różnica, która znika w przypadku procesów opartych na laserze.
Martin Kratz, kierownik grupy w zakresie strukturyzacji objętościowej i litografii w Fraunhofer ILT, wyjaśnia kolejną techniczną zaletę: „Dzięki pracy lasera przez szkło można w jednej operacji wytwarzać przednią stronę, tylną stronę i cylindry brzegowe optyki z najwyższą precyzją osi optycznych względem siebie. Zakres obejmuje od układów mikrosoczewek z pojedynczymi soczewkami o średnicy od 500 mikrometrów do makrooptyki o średnicy do 80 milimetrów. W przyszłości grupy badawcze chcą również skalować swoje procesy produkcyjne na większe średnice.”
[Asferyczna soczewka w kształcie skrzydła z 40 mm średnicy po formowaniu laserowym i przed polerowaniem.]
Laserowe wytwarzanie optyki na drodze do przemysłu
Fraunhofer ILT uważa, że nadszedł czas, aby wprowadzić te technologie do praktyki przemysłowej. „Po wielu latach podstawowego rozwoju procesów stoimy u progu wdrożenia przemysłowego”, mówi Edgar Willenborg. „Rosnąca współpraca z producentami maszyn pokazuje: przemysł jest gotowy na ten krok.” W ten sposób Fraunhofer ILT celuje w firmy, które chcą zintegrować produkcję optyki laserowej w swoim własnym procesie produkcyjnym.
Laserowa produkcja optyki otwiera nowe możliwości dla zastosowań, w których wymagane są złożone geometrie i elastyczna produkcja. Należą do nich na przykład systemy optyczne dla technologii medycznej, a także optyka laserowa dla zastosowań przemysłowych i komponenty optyczne dla mikroelektroniki. Również w przyszłościowych dziedzinach, takich jak technologia kwantowa, litografia EUV czy badania nad fuzją, rośnie zapotrzebowanie na wysokoprecyzyjne optyki specjalistyczne.
„Wiele nowoczesnych systemów optycznych wymaga dzisiaj dostosowanych geometrii, które przy użyciu klasycznych metod można wytwarzać tylko z dużym nakładem pracy.“ wyjaśnia Martin Kratz. „Procesy oparte na laserach umożliwiają elastyczne i ekonomiczne wytwarzanie takich optyk – szczególnie gdy wymagane są złożone geometrie.“
Transfer technologii z badań do produkcji
„Oferta usług Fraunhofer ILT obejmuje cały zakres, od pierwszej koncepcji po wsparcie w przemysłowej realizacji. Na początku często przeprowadzana jest analiza wykonalności, w której wspólnie z klientem sprawdzane jest, czy i jak procesy oparte na laserze mogą być dostosowane do jego specyficznych projektów optycznych i wymagań“, dodaje dr Christian Vedder, kierownik działu „Technika powierzchniowa i ablacja“. Na tej podstawie Fraunhofer ILT wytwarza prototypy i małe serie, jako demonstratory oraz do walidacji procesów. W następnym kroku instytut wspiera swoje klientki i partnerów projektowych w przemysłowym wprowadzeniu nowych procesów produkcyjnych do własnej produkcji. Gdy na rynku nie ma dostępnych odpowiednich maszyn, Fraunhofer ILT rozwija i buduje je na zamówienie.
W Fraunhofer ILT nad produkcją optyki opartej na laserach pracuje obecnie około 12 naukowców. Dwa obszary badań są obecnie w centrum uwagi: z jednej strony integracja systemów sensorowych w procesach produkcyjnych, aby zwiększyć dokładność kształtu wytwarzanej optyki. Z drugiej strony optymalizacja łańcucha procesów w celu zwiększenia laserowo indukowanego progu zniszczenia powierzchni optycznych, co jest kluczowym parametrem jakości, szczególnie dla optyki laserowej o wysokiej wydajności.
Na Optatec w dniach 5–7 maja 2026 roku we Frankfurcie nad Menem, Fraunhofer ILT zaprezentuje wybrane demonstratory wzdłuż tego łańcucha procesowego na stoisku 219 w hali 3. Naukowcy z instytutu będą dostępni podczas targów do rozmów na temat konkretnych zastosowań, rozwoju procesów i możliwości współpracy. Ponadto, Fraunhofer ILT weźmie udział 6 maja w programie SPIE optics.org z wykładem specjalistycznym i następującą dyskusją panelową.
Fraunhofer ILT na Optatec 2026 w hali 3 na stoisku 219
Kontakt:
