Kunststoffe in optischen Systemen

Die Hightech-Branche Photonik gilt als Schlüsseltechnologie des 21. Jahrhunderts. Eine mit diesem wirtschaftlichen Erfolg eng verbundene Werkstoffklasse sind transparente Kunststoffe. Diese können teils in optischen bzw. optoelektronischen Systemen bestehende Funktionen von klassischen Konstruktionswerkstoffen wie beispielsweise Glas übernehmen, schaffen aufgrund ihrer hohen Designfreiheit aber auch die Grundlage für neue Anwendungen. Die Reproduktion komplizierter Linsengeometrien wie Asphären oder Fresnel-Strukturen erfolgt durch Abformen effizient und in konstant hoher Qualität. Weiterhin können konstruktive Elemente z. B. der Verbindungstechnik direkt mit abgebildet werden. Durch die relativ geringe Dichte der Kunststoffe führt der Einsatz zusätzlich oft zu einer Gewichtsreduktion der optischen Baugruppen.

Forschungsarbeiten am Lehrstuhl für Kunststofftechnik befassen sich u. a. mit dem neuen Herstellungsverfahren der Druckverfestigung. Durch den druckabhängigen Glasübergang thermoplastischer Kunststoffe kann die heiße Schmelze ausschließlich durch Druck verfestigt werden. Durch die anschließende einphasige Abkühlung als Festkörper werden besonders bei dickwandigen Bauteilen die Eigenspannungen reduziert und die Maßhaltigkeit verbessert.

Ein weiteres Aufgabenfeld stellt zudem die Forschung zu transparenten Materialcompounds dar. Durch Einarbeitung transparenter Füllstoffe mit ähnlichem Brechungsindex kann die Lichtstreuung deutlich reduziert werden. Zusätzlich können diese glasgefüllten, transparenten Kunststoffe zur faseroptischen Temperaturmessung genutzt werden: Die unterschiedlichen thermooptischen Koeffizienten (Abhängigkeit des Brechungsindex von der Temperatur) von Matrix und Füllstoff führen zu einer wellenlängen- und temperaturabhängigen Transmission, die in ein Temperatursignal umgerechnet wird.