Das enge Zusammenspiel von Optikdesign und Fertigung gibt WILD-Kunden Planungs- sowie Kostensicherheit und garantiert, dass von Beginn an fertigungsgerecht designt wird.

Immer komplexere Geometrien, fortschreitende Miniaturisierung und höhere Anforderungen an die Genauigkeit, Qualität und Sauberkeit auf der Produktseite. Neue Materialien sowie innovative Verfahrens- und Messtechniken seitens der Fertigung: Um optische Hochleistungsprodukte konkurrenzfähig zu realisieren, muss der Workflow vom Optikdesign über die exakte Fertigung bis zur Qualitätskontrolle perfekt aufeinander abgestimmt sein. Zusätzlich ist ein genauer Blick auf wirtschaftliche Faktoren notwendig. Denn wenn Entwicklung und Produktion in getrennten Welten verlaufen, ist die Versuchung oft groß, dass Designer dort optimieren, wo die Fertigung später an ihre Grenzen stößt. Bei der WILD Gruppe ist das anders. „Wir wissen, wie entscheidend das Zusammenspiel von Design und Fertigung ist, um hochqualitative Optiken zeit- und kosteneffizient in kleinen und großen Stückzahlen herzustellen. Unsere Produktion und das damit einhergehende Verständnis für Fertigungstoleranzen und potenzielle Kostentreiber bringen eine Reihe von Vorteilen mit sich. Ebenso wie die Tatsache, dass die Unternehmensgruppe unterschiedlichste Kompetenzen bündelt – von der Machbarkeitsstudie über moderne Simulationsmethoden und den Prototypenbau bis hin zur Serienfertigung“, betont Photonic Standortleiter Stefan Zotter.

ÜBER DIE VORGEGEBENE PROBLEMSTELLUNG HINAUSDENKEN

Grundsätzlich hat Optikdesign die Aufgabe, eine anwendungsspezifische Abbildungsqualität und Lichtverteilung effizient zu
realisieren. Es beschränkt sich also nicht nur auf die Auslegung einer Optik, sondern umfasst auch detaillierte Sensitivitäts- und Toleranzanalysen. „Wir untersuchen sämtliche potenziell vorhandenen Fertigungstoleranzen wie z.B. fertigungsbedingte Abweichungen vom Sollradius der Linse, Brechungsindexschwankungen des Glases oder das Passungsspiel zwischen Linse und Linsenfassung. Sie alle können sich auf die Leistungsparameter des optischen Systems auswirken. Erst wenn man alle unerwünschten Einflüsse analysiert und schon in der Designphase reduziert, entsteht ein System, das die geforderte optische Performance liefert – und zwar ab dem ersten Prototyp“, weiß Photonic Entwicklungsleiter Gerold Aschinger. Bei WILD und Photonic werden aus diesem Grund schon vor dem eigentlichen Optikdesign die Rahmenbedingungen kritisch hinterfragt und mit dem Kunden diskutiert. „Dadurch ist es mehrfach gelungen, günstigere und bessere Lösungen
umzusetzen.“

FLEXIBEL ZUM BESTEN DESIGN

Diese Offenheit im Denken ist unter anderem auf die Breite an Fertigungsmöglichkeiten der WILD Gruppe zurückzuführen. Die Entwickler sind bei der Auslegung ihres Designs flexibel. „Ein System wird nicht auf ein bestimmtes – möglicherweise ineffizientes Fertigungsverfahren – hin getrimmt. Vielmehr optimieren wir es für die Fertigungsmethode, die die  Problemstellung am besten löst und den höchsten Wert für den Kunden generiert“, erläutert Stefan Werkl, Head of Business Unit Optical Technologies WILD GmbH.

SCHNELLERE TIME-TO-MARKET

Ein weiterer Vorteil dieses fertigungsgerechten Designs: „Das enge Zusammenspiel von Optik- und Mechanikdesign verkürzt die Time-to-Market maßgeblich“, betont Optik Desginer Rembert Fertner. Da bereits bei der Simulation die spätere Realisierbarkeit berücksichtigt wird, reduziert sich die Zahl der Korrekturloops an den Prototypyen deutlich. „Die Optikdesigner bei WILD und Photonic wenden für abbildende Optiken die Simulationssoftware Zemax© OpticStudio an sowie LightTools für den Bereich Beleuchtungsoptik. Dort, wo der Standardfunktionsumfang dieser Tools nicht ausreicht, erweitern unsere Entwickler diesen über das Schreiben von Skripten, unter anderem in Python“, erklärt Stefan Zotter. Doch ihr Betätigungsfeld beschränkt sich nicht nur auf die Simulation: Die Ergebnisse werden immer wieder mit Experimenten am optischen Tisch bzw. im Prototyping verifiziert und Messergebnisse aus der Produktion in die Toleranzmodelle der Designs eingepflegt. „Diese wertvollen Feedbackloops zwischen Fertigung und Optikdesign heben die WILD Gruppe von herkömmlichen Optikdesignbüros und reinen Optikfertigern ab“, ist sich Zotter sicher.

ERFAHRUNG AUS VERSCHIEDENEN BEREICHEN

Was Kunden der WILD Gruppe ebenfalls zugutekommt, ist die langjährige Erfahrung des Technologiepartners in  verschiedenen Bereichen. Die Experten in Völkermarkt beschäftigen sich hauptsächlich mit abbildenden optischen Systemen und Freiformoptiken. Photonic hat sehr viel Know-how in der Beleuchtungsoptik, die in fast allen optischen Anwendungen benötigt wird. Als Beispiel nennt Joachim Enengl, Photonic Business Developer, den Bereich Fluoreszenzgestützte Tumorresektion: „Hier wird deutlich, dass neben moderner Display- und Kameratechnik die Beleuchtung maßgeblich dazu beiträgt, Augmented-Reality-Lösungen in der Medizin technik umzusetzen. Nur wer das notwendige Fachwissen rund um die Abläufe im Operationssaal, die physiologischen Hintergründe und das technische Know-how mitbringt, kann ein Gerät entwickeln, das dem Anwender im OP einen Mehrwert verschafft“, weiß Joachim Enengl. Ähnliches gilt für die In-Vitro-Diagnostik, wo unter anderem für die multispektrale Auswertung von molekularbiologischen Proben entsprechende Lichttechnik benötigt wird.

HIGH-END-EQUIPMENT

Die WILD Gruppe ist mit optischem High-End-Messequipment ausgestattet. Photonic beispielsweise hat zuletzt in ihr Optikund Elektroniklabor investiert, indem neue Montageplätze für Prototypen und Demonstratoren installiert wurden. Diese sind mit Kameras und entsprechender IT ausgestattet, sodass die Montageplätze für die Serienfertigung vor Ort vorbereitet und Schulungen virtuell durchgeführt werden können.

Zu den technischen Highlights des neuen Optiklabors, das die Laserschutzklasse 4 erfüllt, zählt u.a. das Instruments Systems CAS 140D Spektrometer mit Ulbrichtkugel für hochpräzise spektrale Lichtmessung. „Das neue Spektrometer hat eine höhere Sensitivität und Messdynamik, was uns bei der Erfassung von Fluoreszenzsignalen zugutekommt. Die integrierte Leuchtfeldkamera ermöglicht wesentlich schnellere Messungen der Lichtverteilung von Flächenstrahlern“, führt Stefan Preißer vom Photonic Business Development aus. Der Erkenntnisgewinn aus den Funktionsmustern ist dadurch gestiegen und hat eine noch effizientere Entwicklung zur Folge.

Hinzugekommen sind des Weiteren eine LMK Color Leuchtdichtemesskamera für Leuchtdichte- und Farbmessung sowie ein Kamerasystem, das zum Einsatz kommt, um VIS- und NIRAnteile in der Energieverteilung von Beleuchtungsfeldern zu charakterisieren. Neu ist auch ein Powermeter zur Vermessung von Lasern im NIR-Bereich sowie noch schnellere Photodioden zur Messung von Fluktuationen bei Lasern. Außerdem hat Photonic eine Datenbank an Leuchtmitteln erstellt, welche mit einer Software zur spektralen Kombination verknüpft wurde. Dieses Wissen auf Knopfdruck verkürzt die Konzeptphase, da Lichtquellenrecherchen nun deutlich schneller ablaufen.

In Summe kommt die Qualität des Equipments der WILD Gruppe an jene von Prüflaboren heran. Die Optikdesigner erhalten damit eine direkte Vergleichbarkeit ihrer Messwerte mit jenen der Zertifizierungsstelle, was Wartezeiten minimiert, die Entwicklung beschleunigt und eine kürzere Durchlaufzeit zur Produktion zur Folge hat.