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Nr 43 2022 www markttechnik de 45 Digitale Fertigung maßgeschneiderter Bragg-Spiegel Hochreflektierende Spiegel aus dem Tintenstrahldrucker Dielektrische Spiegel auch Bragg-Spiegel genannt können Licht fast vollständig reflektieren Bisher mussten diese Spiegel jedoch aufwendig in teuren Vakuumapparaturen hergestellt werden Forscher des KIT haben dies nun mithilfe eines Tintenstrahldruckers realisiert – und das in hoher Qualität Für Bragg-Spiegel werden mehrere Materialschichten dünn auf einen Träger aufgebracht Diese Spiegel die aus einer Vielzahl von dünnen Schichten bestehen bilden einen optischen Spiegel der dafür sorgt dass Licht bestimmter Wellenlänge gezielt reflektiert wird Wie stark Bragg-Spiegel reflektieren hängt von den Materialien ab aber auch davon wie viele Schichten man aufbringt und wie dick diese sind Bisher mussten Bragg-Spiegel mit kostspieligen Vakuum-Produktionsanlagen hergestellt werden Einem Forscherteam des Karlsruher Instituts für Technologie KIT ist es erstmals gelungen sie auf verschiedene Träger zu drucken Damit lässt sich die Produktion erheblich vereinfachen Tinten aus Nanopartikeln »Es war eine große Herausforderung geeignete Tinten zu entwickeln und ein zuverlässiges Verfahren zur Herstellung mehrerer Schichten zu etablieren« so Professor Uli Lemmer vom Lichttechnischen Institut LTI des KIT der das Projekt im Rahmen des Exzellenzclusters »3D Matter Made to Order« leitet Die Bestandteile der Tinten müssen passende optische Eigenschaften haben und außerdem löslich sein Darüber hinaus sollte jede Schicht so gleichmäßig wie möglich sein um einen einheitlichen Stapel an Schichten zu gewährleisten Außerdem muss sich der Druck genau steuern lassen und die Ergebnisse müssen reproduzierbar sein um verlässlich hervorragende optische Eigenschaften das heißt ein hohes Reflektionsvermögen der Bragg-Spiegel zu garantieren Das Forschungsteam setzte dabei auf Nanopartikel »Aufgrund der rasanten Entwicklung in der Nanochemie werden Nanopartikel immer preiswerter und vielfältiger« so Lemmer Sein Team verwendete als optisch wirksame Bestandteile der Tinten einen Mix zweier unterschiedlicher Materialien Titandioxid und Polymethylmethacrylat Mit diesen Tinten gelang es ihnen die optischen Eigenschaften und die Dicke einer einzelnen Schicht mit extremer Präzision im Tintenstrahldruck zu erzeugen »Wir haben einen ultrahohen Reflektionsgrad von 99 Prozent mit nur zehn Doppelschichten erreicht« sagt Lemmer Drucken auf großen und kleinen Flächen Die von den Forschenden am LTI entwickelte Herstellungsmethode kann einerseits auf sehr kleine Flächen bis hinab in Bereiche von einigen Mikrometern angewendet werden sodass zum Beispiel optische Komponenten für die Mikrosystemtechnik oder für Kamerasysteme einfach hergestellt werden können Andererseits können auch große Flächen wie Solarmodule Fassadenelemente oder Werbedisplays von einigen Quadratmetern bedruckt werden Sogar auf flexible Kunststofffolien konnten die Spiegel bereits gedruckt werden »Das komplett digitale Herstellungsverfahren erlaubt die Herstellung von Spiegelschichten exakt angepasst auf die Anwendung Dies ist gegenüber den bisherigen Fertigungsverfahren ein immenser Vorteil« so Lemmer nw ■ Farbige gedruckte Spiegelschicht auf einer Folie Der Tintenstrahldruck erlaubt die Strukturierung sodass auch großflächige Logos gedruckt werden können Bild Qihao Jin KIT DO I 10 1002 adm a 202201348