Miniaturisierung optischer Inline 3d-Oberflächenmesstechnik

Korbinian Prause, M.Sc.

Die Größe von aktuellen optischen Oberflächenmesssensoren ist durch Einschränkungen in der Herstellung von optischen Komponenten begrenzt. Durch hohe Taktraten und Bauraumlimitierungen sind für In-situ Inspektion und Überwachung von Fertigungsprozessen miniaturisierte und echtzeitfähige Messsysteme notwendig. In diesem Projekt werden, durch die Anwendung von Zwei-Photonen-Lithographie zur Fertigung von hoch miniaturisierten Freiformoptiken, verschiedene miniaturisierte 3D Oberflächensensoren entwickelt.

Optische Inline 3D Messtechnik gewinnt, aufgrund der klaren Vorteile gegenüber konventionellen Qualitätssicherungsmethoden, an immer größer werdender Beliebtheit in der industriellen Fertigung. Die berührungslose und zerstörungsfreie optische Messtechnik lässt sich direkt in die Fertigungsprozesse integrieren und erlaubt somit eine Echtzeit Überwachung jedes Bauteils. Allerdings können solche optischen Messsensoren nicht immer direkt in die Fertigungsmaschine eingebracht werden, da optische Elemente wie Kameras, Objektive oder Lichtquellen meist viel Platz in Anspruch nehmen.

Die kürzlich entwickelte Technologie der Zwei-Photonen-Lithographie findet unter Anderem in der Fertigung von optischen Mikrooptiken einen großen Anwendungsbereich. Durch Anwendung dieser Technik können hochgenaue Mikrooptiken im Größenbereich von Mikrometer hergestellt werden. Wird diese Technik nun mit einem kohärenten optischen Glasfaserbündel kombiniert und die Mikrooptiken direkt auf das Ende der Faser gedruckt, so können endoskopartige 3D-Oberflächenmessensoren entwickelt werden.

Das Ziel dieses Projektes ist es, durch Anwendung der Zwei Photonen Lithographie, Konzepte und Prototypen für verschiedenste hoch miniaturisierte 3D Oberflächenmesssensoren zu entwickeln. Diese Sensoren sollen für die Anwendung in der Inline Überwachung von Fertigungsprozessen getestet werden.