Prozesskettenentwicklung für die Replikation und die Qualifizierung komplexer Mikrobauteile mit mikrooptischen Funktionsstrukturen

Mikrooptiken sind für industrielle Anwendungen im Bereich der Lasertechnik, des Quantencomputings sowie der biomedizinischen Technik von besonderem Interesse. Die Integration von Mikrolinsensystemen in komplexe Kunststoffbauteile ist aktuell jedoch noch eine große Herausforderung. Die Erfüllung der Anforderungen an die Maßhaltigkeit des Kunststoffbauteils und die funktionsgerechte Abformung der mikrooptischen Funktionsstrukturen kann aktuell nicht prozesssicher erfolgen.
In dieser Arbeit wird zunächst eine Messempfehlung zur Qualifizierung von Mikrooptiken entwickelt. Deren Anwendung ermöglicht die Beurteilung der Fertigungsqualität sowie die Ableitung einer Funktionshypothese. Aus der experimentellen Analyse des Spritzgussprozesses zur Fertigung von Mikrooptiken werden anschließend Aussagen zur Wirkung relevanter Prozessstellgrößen auf die Replikationsqualität abgeleitet. Durch die Erweiterung der Analysen mit den Verfahren der röntgenbasierten particle-image-velocimetry (PIV) und der in-situ-Spannungsoptik wird schließlich ein Replikationsprozess definiert, der die prozesssichere Fertigung eines komplexen Kunststoffbauteils mit mikrooptischen Funktionsstrukturen ermöglicht.