In einer Aßlarer Werkshalle wird die größte Optikmaschine der Welt montiert. (Bilder: Michael Agel)
In einer Aßlarer Werkshalle wird die größte Optikmaschine der Welt montiert. (Bilder: Michael Agel)

OptoTech Optikmaschinen

Extremely Large

Auf dem Cerro Armazones im Norden Chiles baut die Europäische Südsternwarte ESO das weltgrößte optische Teleskop. Das „European Extremely Large Telescope“ braucht ebenso große Teleskopspiegel. Für deren Fertigung baut die Firma OptoTech eine Optikmaschine, wie es sie bislang nicht gab.

In der Region Wetzlar entsteht gerade die größte Optikmaschine der Welt. Entwickelt hat sie die OptoTech GmbH in Wettenberg. Montiert wird sie in einer Werkhalle der Firma E. Reitz Natursteintechnik in Aßlar. Zwei Mitarbeiter befassen sich rund um die Uhr mit dem Aufbau der Optikmaschine, mit deren Statik und Stabilität, mit dem hydraulischen Schlitten, auf dem künftig die Bauteile gefertigt werden, und mit der Integration der elektronischen Systeme. An den Wänden hängen filigrane Konstruktionszeichnungen. Mehr als 80 Tonnen wiegt die Maschine, deren Sockel aus Nero Impala, einem speziellen Granitstein aus Südafrika, besteht. Über den Sockel führt in etwa drei Metern Höhe eine Brücke, die die hochtechnische Installation trägt.

Schleifen und Messen in höchstsensiblen Bereichen

Was die Maschine leistet, lässt sich indes nur in höchstsensiblen Bereichen erfassen. Die Optikmaschine ist in der Lage, Bauteile von bis zu zwei Metern Größe zu schleifen, zu polieren und zu messen. Dabei legt der Schlitten im Laufe der Arbeitsschritte einen Fahrweg von 3,5 Metern zurück, bei einer Positionsgenauigkeit in der Horizontalen von maximal 3 µm, also 10-6 Meter. „Diese Werte sind schon für Messmaschinen herausragend“, erklärt OptoTech-Geschäftsführer Roland Mandler, „wir werden hier im Endausbau eine Schleifmaschine realisieren, die sogar genauer ist als eine Messmaschine.“

Zentraler Baustein innerhalb eines noch viel größeren Projektes

Vor rund drei Jahren hat OptoTech die Arbeit an der größten Optikmaschine der Welt aufgenommen. Sie ist einer der zentralen Bausteine innerhalb eines noch viel größeren Projektes. Die Europäische Südsternwarte ESO (European Southern Observatory) mit Hauptsitz in Garching bei München wird auf dem Cerro Armazones im Norden Chiles das weltweit größte Teleskop für sichtbares und infrarotes Licht bauen. Das „European Extremely Large Telescope“ (E-ELT) ist mit einem Hauptspiegeldurchmesser von 39,3 Metern angelegt. Das bis ins Einzelne durchgeplante Design für dieses Teleskop der Extraklasse hat die ESO gemeinsam mit einer Vielzahl forschender Astronomen entwickelt. Im Juni 2012 beschloss der Council des ESO den Bau des „weltgrößten Auges auf den Himmel“. 2018 soll das Teleskop seinen wissenschaftlichen Beobachtungsbetrieb aufnehmen.

Optikmaschine von OptoTech fertigt hochkomplexe Teleskopspiegel

Der riesige und hochkomplexe adaptive M4-Spiegel des Teleskops gilt als Herzstück des E-ELT. Dessen Konstruktion und Fertigung gehört zu den größten Herausforderungen des Projekts. Und an diesem Punkt kommt die Optikmaschine von OptoTech ins Spiel. Sie bildet die Grundlage für die Fertigung der insgesamt 1.000 adaptiven Einzelspiegel, die zusammen die „Netzhaut“ des Hauptspiegels ergeben. Um eine hervorragende Beobachtungsleistung des Teleskops zu gewährleisten, muss jeder einzelne Spiegel mit höchster Präzision gefertigt werden.

Per Spezialtransport zum TechnologieCampus Teisnach

Während die Optikmaschine in der Klimahalle der Firma Reitz in Aßlar die ersten Testläufe absolviert, macht sich Inhaber Egbert Reitz schon Gedanken über den Spezialtransport des 80-Tonners. Schon bald werden seine Monteure die Maschine in Aßlar demontieren, um sie am Standort des direkten Auftraggebers in Bayern wieder aufzubauen: Am TechnologieCampus Teisnach der Fachhochschule Deggendorf wird im Rahmen des IFASO Landesprojekts der Bayrischen Landesregierung eine Fertigungshalle für Bauteile dieser Größenordnung aufgebaut. Hier wird die Optikmaschine von OptoTech zum Einsatz kommen. „Wir haben uns auf anwendungsorientierte Forschung spezialisiert. Im Fokus stehen die Prozess-, Fertigungs- und Messtechnik seitens der optischen Technologien sowie die Hochfrequenztechnik“, erklärt Prof. Dr. Ing. Rolf Rascher, Leiter des TechnologieCampus Teisnach. Gerade bei einem hochkomplexen Projekt, wie der Spiegelfertigung für das E-ELT, komme es auf die enge Zusammenarbeit zwischen Forschung und Wirtschaft an, so Rascher: „Denn so können wir die Kompetenzen beider Seiten perfekt nutzen und zielführend zusammenbringen.“

Kompetenz der großen Spiegelfertigung in Deutschland

Roland Mandler von OptoTech sieht das gemeinsame Projekt unternehmerisch in einem noch größeren Zusammenhang: „Wir haben die Möglichkeit, die Kompetenz der großen Spiegelfertigung wieder in Deutschland zu etablieren.“ Bei Bearbeitungsmaschinen für Astrooptiken konnte Deutschland bis Ende der 1980er-Jahre ganz klar die Marktführerschaft für sich reklamieren, allen voran die Firma Zeiss. Mit dem Ende des Kalten Krieges wurden auch in der Weltraumforschung die Karten neu gemischt. Zudem schickte die NASA Anfang der 1990er-Jahre mit dem „Hubble“ das erste Weltraumteleskop in die Umlaufbahn, das in einer Höhe von 575 Kilometern die Erde umkreiste und von da aus Bilder aus dem All auf die Erde übermittelte. Die erdgestützte Astrooptik geriet damit ins Hintertreffen – und mit ihm ein wichtiger Kompetenzbereich am Technologiestandort Deutschland.

Ambitioniertes Projekt mit langfristiger Perspektive

In jüngster Zeit hat die Entwicklung neuer erdgestützter Teleskope wieder Fahrt aufgenommen – eine Chance, die Roland Mandler sofort ergriffen hat: „Die Verantwortlichen des TechnologieCampus Teisnach der Fachhochschule Deggendorf sind auf uns zugekommen, weil wir zu den wenigen Firmen gehören, die solche Maschinen für die Astrooptik fertigen können.“ Die Konstruktion der Optikmaschine, deren Entwicklungskosten bei rund zwei Millionen Euro liegen, ist für Mandler nicht nur ein einmaliges Engagement, sondern ein ambitioniertes Projekt mit langfristiger Perspektive, insbesondere im Anwendungsbereich Astrooptik. Die Amerikaner bauen derzeit ein „Thirty-Meter-Telescope“, in China wird der Wettlauf um die Weltraumbeobachtung und -forschung nicht hintenan stehen. Hinzu kommen aktuelle Entwicklungen in der Extrem UV-Lithografie – auch hier werden große Spiegel gebraucht und eine Maschinentechnik, die hinsichtlich Produktions- und Produktspezifikationen weit über konventionellen Maßstäbe hinausgeht.

Leistungsfähiger als alles, was es bisher gab

Die Europäische Südsternwarte ESO wird sich künftig also mit dem größten Teleskop der Welt E-ELT einigen der drängendsten offenen Fragen der astronomischen Forschung widmen und möglicherweise unser Bild des Universums in drastischer Weise verändern. Für die OptoTech GmbH aus Wettenberg hat die Optikmaschine im Geschäftsfeld der Astrooptik und darüber hinaus schon jetzt neue Dimensionen eröffnet. Beiden gemeinsam ist, dass sie leistungsfähiger sein werden, als alles, was es bisher gab.

 

Weitere Informationen:

www.optotech.de
www.tc-teisnach.hdu-deggendorf.de
www.eso.org