Kleine Strukturen auf großen Flächen

Foto: Die Maschine im Detail

Flache Bildschirme sind gefragt: In Notebooks, Handys, Digitalkameras und PDAs gehören sie schon zum Alltag. Mikrostrukturen verhindern störende Spiegelungen und sorgen für eine gute Ausleuchtung.

Die Fertigung erfolgt meist in mehreren Schritten. Zunächst wird ein Master, eine Art Stempel, gefertigt. Diese Urform wird dann in einem galvanischen Prozess oder Spritzgussverfahren abgeformt. Für die Produktion von hochwertigen Flachbildschirmen braucht die Industrie jedoch immer größere Master mit mikrostrukturierten optischen Oberflächen. Trotz der großen Nachfrage gibt es bislang noch keine geeigneten Verfahren, um solche Bauteile in der gewünschten Größe zu fertigen.

Die besondere technologische Herausforderung ist es, Strukturen mit nanometergenauen Konturen im Quadratmetermaßstab herzustellen. Bei der Generierung der Masterstruktur müssen Millionen sich wiederholender Strukturen unterbrechungs- und defektfrei gefertigt werden. Am Fraunhofer-Institut für Produktionstechnologien IPT haben die Ingenieure ein neues Ultrapräzisions-Bearbeitungssystem aufgebaut. Das System vereint die Bearbeitungsverfahren Drehen, Fräsen und Hobeln, um bis zu einem Quadratmeter große Bauteile in höchster Qualität zu fertigen.

Die ultrapräzise Fertigung optischer Oberflächen erfordert einen besonderen Aufbau des Maschinensystems - das Maschinenbett, die Führungen, Antriebe und das Messsystem müssen extrem fein abgestimmt sein. In dem Ultrapräzisions-Bearbeitungszentrum gewährleisten ein Naturgranitbett, hydrostatische Führungen und reibungslose Direktantriebe kombiniert mit hochauflösenden optischen Encodern Geradheitsabweichungen unter 2 µm/m und Positioniergenauigkeiten der Schlitten von 3 µm. So lassen sich reproduzierbare Oberflächengüten unterhalb von 10 nm Ra. Rauheit erreichen. Die Formgenauigkeit auf einer Fläche von 100 x 100 mm2 liegt im Submikrometerbereich.

COMPAMED.de; Quelle: Fraunhofer-Gesellschaft