Reichle hat erfolgreich ein Präzisions-Lichtextraktionselement mit der neuesten Femtosekundenlasertechnologie von GF Processing Solutions entwickelt. Dieses Element ist auf transparentem Kunststoff bei Raumtemperatur nahezu unsichtbar, erzeugt jedoch bei Lichteinwirkung einen gleichmäßigen Flächenlichtleiter.
Beleuchtungsanwendungen, insbesondere in der Automobilindustrie, werden immer intelligenter, designorientierter und personalisierter. Dementsprechend wird die Technologie unter den Oberflächenmaterialien der Automobilbeleuchtung immer fortschrittlicher und ausgefeilter. Was aber, wenn das Oberflächenmaterial transparent ist? Wie bringt man optische Funktionalität und Oberflächenästhetik in Einklang, wenn es keinen Ort gibt, an dem man diese komplizierten optischen Komponenten verstecken kann?
Der Lasertexturierungsdienstleister Reichle und sein Partner für optische Beleuchtung, Lightworks, beschäftigen sich seit einem Jahr mit dieser Problematik und haben mit der Entwicklung von Hyperion (transparente Beleuchtungstechnologie) die Möglichkeiten der Flächenlichtlenkung auf transparenten Oberflächen neu definiert. Bei Zimmertemperatur handelt es sich um eine schlicht wirkende, glasartige Kunststoffplatte, doch wenn seitlich Licht einfällt und eine bestimmte Temperatur erzeugt, offenbart die Oberfläche eine unglaublich homogene Leuchtstruktur, die ungeahnte Möglichkeiten im Bereich der Innen- und Außenbeleuchtung eröffnet.
Die größte Herausforderung bei der Umsetzung dieses Projekts bestand darin, dass die Optik im unbeleuchteten Zustand nahezu unsichtbar und im beleuchteten Zustand möglichst hell und gleichmäßig sein sollte. Um dies zu erreichen, haben Lightworks und Reichle eng zusammengearbeitet, um Millionen optischer Strukturen und Merkmale zu simulieren und zu berechnen und diese anschließend mit der neuesten Femtosekunden-Lasertechnologie von GF Machining Solutions lasertexturiert. Traditionelles Mahlen, chemisches Erodieren oder ähnliche alternative Verfahren waren an ihre Grenzen gestoßen und konnten daher den aktuellen Anforderungen nicht mehr gerecht werden.
Um die glasartige Transparenz auf Kunststoffen aufrechtzuerhalten, haben Lightworks und Reichle neue optische Mikrostrukturen entwickelt, die viel kleiner sind als herkömmliche optische Mikrostrukturen. Während herkömmliche Größen bei mindestens 100 µm liegen, sind die neu entwickelten optischen Mikrostrukturen deutlich kleiner. Um diese Größe bearbeiten zu können, nutzte Reichle die Femtosekunden-Lasertechnologie, die fortschrittlichste und präziseste Lasertechnologie der Welt.
Mit dieser Technologie können hochpräzise Bearbeitungen mit Radien von etwa 0,01 Millimetern (10 µm), scharfen Kanten und vertikalen Geometrien erreicht und sogar die Verschleißfestigkeit von Oberflächen verbessert werden. Solch filigrane und feine Strukturen lassen sich nur mit dieser Femtosekunden-Präzision und einem möglichst kleinen Laserstrahl realisieren.
Kontinuierliche parametrische Forschung, Materialtests, optische Simulationen, optische Tests und andere spezielle Experimente im Lightworks Lighting Lab haben zur Entwicklung optischer Elemente geführt, die keine Streuschirme oder Diffusoren mehr erfordern. Jetzt sorgen speziell entwickelte Optiken nicht nur für eine gleichmäßige Lichtverteilung und kontrollierte Helligkeitsprofile, sondern beseitigen auch Unvollkommenheiten wie ungleichmäßige Helligkeit. Selbst Strukturen mit kleinsten Abmessungen können entworfen und bearbeitet werden. Auf diese Weise können verschiedene Logos, Symbole, Texte, Grafiken und andere Elemente in transparente Kunststoffoberflächen eingearbeitet werden, die bei Raumtemperatur nahezu unsichtbar sind und erst bei steigender Temperatur sichtbar werden. Auch durchgehende Flächen als vollflächige Lichtleiter sind möglich.
Dieses Konzept kann entweder direkt in transparente Kunststoffteile zur Individualisierung oder zum Prototyping integriert werden, oder es kann direkt in Spritzgussformen umgesetzt und so für die Massenproduktion genutzt werden.
Dieses neue Verfahren zur Veränderung der Mikrostruktur kann nicht nur für Oberflächenlichtleiter, sondern auch für Funktionsoptiken in Linsen und dickwandigen Optiken für Scheinwerfer und Rücklichter, transparente Teile für Front- und Heckscheinwerfer, Innenraumbeleuchtung und sogar Fenster eingesetzt werden. Es kann auch auf Innenraumkomponenten wie Schalthebel, Lenkräder, Displays und Tasten angewendet werden. Es ist klar, dass sich seine Anwendungsmöglichkeiten bald über die Automobilindustrie hinaus auf eine Vielzahl von Bereichen wie Flugzeugkabinen, Haushalte und Elektrogeräte erstrecken werden.
