Gepresste Linsen aus Chalkogenidglas. (Bild: Fraunhofer IWM)
Gepresste Linsen aus Chalkogenidglas. (Bild: Fraunhofer IWM)

Fraunhofer IWM

Günstige Herstellung von Infrarotlinsen

Das Fraunhofer-Institut für Werkstoffmechanik IWM in Freiburg hat ein Verfahren entwickelt, mit dem die Herstellungskosten für Infrarotlinsen um über 70 Prozent gesenkt werden können.

Wärmekameras können Autofahrer bei schlechter Sicht vor Menschen oder Tieren auf der Straße warnen. Bislang sind diese sogenannten Mikro-Bolometer, die Infrarotstrahlen detektieren – also die Wärme, die ein Lebewesen abgibt – sehr teuer. Ein wichtiger Schritt, um sie günstiger zu produzieren, ist nun getan: Forscherinnen und Forscher am Fraunhofer-Institut für Werkstoffmechanik IWM in Freiburg haben sich die Infrarotlinsen vorgenommen, die sich in den Kameras befinden: „Wir haben ein Herstellungsverfahren für die Linsen entwickelt, mit dem wir die Kosten für diese Komponenten um mehr als 70 Prozent senken können. Dadurch kann sich letztendlich der Preis für die Mikro-Bolometer reduzieren“, sagt Dr. Helen Müller, Wissenschaftlerin am IWM.

„Waffelbacken“ mit Chalkogenidglas

Üblicherweise stellt man die Linsen aus kristallinen Materialien wie Germanium, Zinkselenid oder Zinksulfid her. Das Problem: Diese Stoffe sind sehr teuer und lassen sich nur mechanisch bearbeiten – mit Schleifen, Polieren oder Diamantdrehen werden sie in die richtige Form gebracht. Es fallen daher hohe Bearbeitungskosten an. „Wir verwenden statt kristallinen Materialien das amorphe Chalkogenidglas. Seine Erweichungstemperatur, also die Temperatur, bei der es sich verformen lässt, ist niedrig. Wir können es daher über das nicht-isotherme Heißprägen formen“, sagt Müller. Dieses Verfahren erinnert an das Waffelbacken mit einem Waffeleisen: Die Forscher legen das Chalkogenidglas zwischen zwei Presswerkzeuge, die die Form der benötigten Linse vorgeben. Anschließend wird es erwärmt und zwischen den beiden Werkzeugen geformt.

Keine Nachbearbeitung der Linsen nötig

Im Gegensatz zu herkömmlich gefertigten Optiken muss sie nicht mehr nachbearbeitet werden. Die so hergestellten Linsen weisen die gleiche gute optische Abbildungsqualität auf wie die polierten. Damit an den Werkzeugen kein Glas hängen bleibt, ist ihre Oberfläche mit antiadhäsiven, nicht haftenden Schichten überzogen, ähnlich der Teflon-Beschichtung beim Waffeleisen. Nun wollen die Wissenschaftler das Verfahren noch weiter in Richtung kostengünstige Massenproduktion verfeinern.

 

Weitere Informationen:

www.iwm.fraunhofer.de