Forschung für den Mittelstand - Die IGF-Projektdatenbank

Kombinationsprozess zur laserbasierten Herstellung von makroskopischen 3D-Glasbauteilen mit mikroskopischen Strukturgrößen

Die Herstellung von Glasbauteilen mit dem selektiven laserinduzierten Ätzen (SLE) ist derzeit auf Bauteildicken bis 1,5 cm beschränkt und zeitintensiv, was zu hohen Produktionskosten führt. Ziel ist die Weiterentwicklung des SLE-Verfahrens, um Bauteile mit Abmessungen bis über 5 cm herstellen und die Prozessgeschwindigkeit steigern zu können. Das Verfahren soll dazu mithilfe großer Laserfokusdurchmesser beschleunigt werden. Die Mikrometer-Präzision des Mikro-SLE Prozesses wird durch einen Mikroscanner beibehalten und um einen produktiven Grobbearbeitungsprozess, dem sogenannten Makro-SLE, erweitert. Diese Kombination ermöglicht die schnelle Herstellung von makroskopischen komplexen 3D-Strukturen mit Mikrostrukturen zur Erschließung weiterer Anwendungsfelder in der Halbleiterindustrie, Medizintechnik oder integrierte Optik, für die Präzisionsglasbauteile mit mikroskopischen Strukturen benötigt werden.

Insbesondere Hersteller von Hochleistungsstrahlquellen oder Galvanometerscannern, meist KMU, profitieren von einer Etablierung der weiterentwickelten Fertigungstechnologie. Mit einem leistungsfähigen SLE-Verfahren sind heute nicht herstellbare Linsen- und Spiegeldesigns für die Zukunft denkbar. Nach dem Projektende zu entwickelnde, auf dem Demonstrator basierende Prototypen haben äußerst attraktive Marktperspektiven (z. B. betrug der Produktionswert hergestellter Laseranlagen 2018 ca. 1,06 Mrd. €) und ein vielfältiges Anwendungspotential, z. B. Erbringung von Hohlraumstrukturen in der Halbleitertechnik, Herstellung von Mikrofluidik-Bauteile in Lab-on-Chip-Systeme oder die Einbringung spezieller thermischer und mechanischer Funktionselemente an Optiken und Spezialgläser wie Borosilikatglas. Zusammenfassend ist der Nutzen für die Unternehmen, insb. KMU, entlang der gesamten Wertschöpfungskette in einer Erleichterung der Technologiezugänglichkeit, geringeren Produktionskosten und -zeiten sowie der einhergehenden Etablierung des SLE-Verfahrens im Markt zu sehen.