Zentrum für Optische Technologien (ZOT)

Forschungsprojekte

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ZOT Team

Roboter basierte additive Fertigung von optischen Komponenten

kooperierende Unternehmen: Fa. Carl Zeiss AG

Projektlaufzeit: 08.2018 - 07.2021

Fördermittelgeber: BMBF - Programm FHProfUnt (RaFoK)

Es soll eine Roboter basierte additive Fertigung von optischen Komponenten ermöglicht werden, um bewusst Einfluss auf die Drucklagen nehmen zu können. Damit soll den aktuellen Herausforderungen des 3D Drucks von Optiken begegnet werden. Hierzu zählt zum einen die sich aufgrund der Lagenstruktur ergebende Oberflächenrauheit. Zum anderen beeinflusst die Orientierung der einzelnen Lagen wesentlich die Qualität der realisierten optischen Komponente.

Additiv gefertigte funktionale und intelligente Komponenten (Bauteile/Werkzeuge/Sensoren)

kooperierende Unternehmen: Fa. Carl Zeiss AG, Fa. Eluminocity

Projektlaufzeit: 06.2017 - 05.2021

Fördermittelgeber: BMBF - Programm FHInvest / SmartPro

In diesem Projekt soll die komplette Prozesskette der additiven Fertigung gesamtheitlich betrachtet werden, einschließlich vor- und nachgelagerter Verfahrensschritte - inklusive einer Simulation des Prozesses.

OpTec 4.0 - Methodik und Plattform zur Auswahl und Kombination Optischer Technologien zur Fertigung hochgenauer Systeme unter den Gesichtspunkten von Industrie 4.0

kooperierende Unternehmen: Technische Hochschule Deggendorf, Ernst-Abbe-Hochschule Jena, Technische Universität Ilmenau, Carl Zeiss Jena GmbH, Günter Effgen GmbH, ifw optronics GmbH, SCHOTT Technical Glass Solutions GmbH, Festo Didactic SE.

Projektlaufzeit: 04.2017 - 03.2021

Fördermittelgeber: BMBF -Programm Forschung an Fachhochschulen, Förderkennzeichen 13FH003IB6

Das Ziel in diesem Projekt ist, die Hochschulstandorte untereinander digital zu vernetzen. Über eine angepasste Cloud-Lösung "Plattform für Optische Technologien 4.0" können die Kompetenzen der forschungsstarken Arbeitsgruppen dann gebündelt werden, was zu einem Aufbau und einer Zusammenarbeit von ingenieurwissenschaftlichen Nachwuchsteams in einer neuen Dimension führt.

Neue Materialien zur Funktionalisierung additiv gefertigter Optiken

kooperierende Unternehmen: Fa. Carl Zeiss AG, Fa. Chromasens GmbH

Projektlaufzeit: geplant: 07.2017 - 06.2020

Fördermittelgeber: BW Stiftung (NeMFagO)

Das Projekt fokussiert auf Materialien und deren Prozessierung für die additive Fertigung von optischen Komponenten. Ziel ist es dabei durch entsprechende Materialkompositionen höhere Funktionalitäten in den 3D gedruckten optsichen Komponenten zu ermöglichen.

Genaue, flexible und modulare 6dimensionale additive Fertigungsplattform mit individueller in-situ Analyse

Projektlaufzeit: 04.2017 - 03.2020

Fördermittelgeber: DFG

In diesem Projekt sollen grundlegende Untersuchungen zur additiven Fertigung durchgeführt werden. Ein wesentlicher Punkt ist dabei auch parallel zum 3D Druck eine in-situ Analyse der Bauteilparameter durchzuführen.

EmmaV - Entstehungsmechanismen mittelfrequenter Fehler und deren aktive Vermeidung

kooperierende Unternehmen: Technische Hochschule Deggendorf - Labor Optical Engineering, asphericon GmbH, Berliner Glas KGaA, Carl Zeiss Jena GmbH, Carl Zeiss SMT GmbH, FISBA OPTIK AG, JENOPTIK Optical Systems GmbH, Leica Camera AG, Leica Microsystems GmbH, Opteg GmbH, OptoTech Optikmaschinen GmbH, POG Präzisionsoptik Gera GmbH, Qioptiq Photonics GmbH & Co. KG, Satisloh AG

Projektlaufzeit: 01.2017 - 06.2019

Fördermittelgeber: BMWi - Programm IGF 18564 N

Bei hochwertigen Optikflächen können Fehler im mittleren Frequenzband zwischen Formabweichung und Rauheit (Mid-Spatial Frequency Errors, MSFE) dazu führen, dass die Optiken auf Grund des resultierenden Beugungs-und Streulichtanteils nicht verwendet werden können. Ziele des Projektvorhabens EmmaV sind die systematische Beschreibung von MSFE sowie deren aktive Vermeidung. Dazu werden die Erscheinungs-formen dieser Fehler analysiert und ihre Ursachen im Fertigungs-durchlauf identifiziert. Strategien zur MSFE-Vermeidung sollen durch Fehlersimulation und Optimierung von Prozessparametern entwickelt werden.

Vollständig Additiv Gefertigte Beleuchtungssysteme

Kooperierendes Unternehmen: Fa. Carl Zeiss AG

Projektlaufzeit: 07.2016 - 06.2019

Fördermittelgeber: BMBF - Programm FHProfUnt (Kennzeichen 03FH002PX5)

Technologisches Ziel ist die Entwicklung eines komplett über additive Fertigung hergestellten optischen Beleuchtungssystems. D.h. Lichtquelle, mechanische Komponenten und Optik sind mit Hilfe von 3D Druckverfahren zu realisieren. Dabei sind die Mechanik und die Optik monolithisch auszuführen. Als Lichtquelle soll eine gedruckte OLED entwickelt werden. Die Machbarkeit ist mit dem Unternehmen mit je einem Demonstrator aus dem Bereich Biophotonik und aus dem industriellen Umfeld zu zeigen. Das strategische Ziel ist es, mit diesem Projekt die beiden Richtungen (Biophotonik und industrielle Optik) des Forschungsschwerpunkts Photonik der HTW Aalen miteinander zu verbinden.

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Politur additiv gefertigter Optiken

Ein YouTube Video zur Politur additv gefertigter Optiken findet sich hier

SYMPLEXITY - Symbiotic Human-Robot Solutions for Complex Surface Finishing Operations

kooperierende Unternehmen: IPT, ILT, Hochschule Halmstad, Universität La Sapienza Rom, Universität Modena, Autodesk, QISAB, SIR Robotics, Gizelis Robotics, Berlin Heart, Romagnani Stampi, Formtech, Getinge Infection Control

Projektlaufzeit: 01.2015 - 12.2018

Fördermittelgeber: European Commision - Programm Horizon 2020, Grant Number 637080

In fast allen Bereichen der industriellen Fertigung werden Poliertechniken eingesetzt, aber oft ist manuelles Polieren die einzige Möglichkeit, weil die Aufgaben zu komplex sind, um automatisiert zu werden. SYMPLEXITY ist ein 4-jähriges Projekt zur Verbesserung der Zusammenarbeit von Menschen und Robotern speziell im Bereich der industriellen Politur. Das Polieren ist ein weitgehend manueller und zeitaufwendiger Vorgang, bei dem man sich bisher auf menschliche Fähigkeiten für die Oberflächenbearbeitung verließ. Ein Konsortium von Endnutzer, Universitäten, Integratoren und Polier-Experten haben sich zusammengeschlossen, um eine Lösung zu entwickeln, die Menschen von wiederholenden, arbeitsintensiven Arbeiten befreit und ihre Fähigkeiten in der Smart Factory des Unternehmens steigert. SYMPLEXITY kombiniert Robotik, Polieren und digitale Inspektion, um eine erhöhte Produktivität zu erreichen, Verletzungen durch wiederholte Belastung zu reduzieren und den menschlichen Fokus auf höherwertige Aufgaben zu verbessern. SYMPLEXITY schließt dabei die Lücke zwischen den hochautomatisierten Produktionsprozessen und dem manuellen Polieren komplexer Geometrien, indem eine sichere Umgebung für die Zusammenarbeit zwischen dem Roboter und dem menschlichen Arbeiter geschaffen wird. Um die Relevanz der vorgeschlagenen Ziele für die europäische Industrie und den praktischen Nutzen sicherzustellen, wird SYMPLEXITY stark von Endnutzern aus verschiedenen Branchen vorangetrieben; Automobil-, Medizin-, Werkzeug- und Formenbau.

Hier finden Sie ein YouTube Video zum Projekt SYMPLEXITY.

Selbstoptimierendes optisch messendes Sensorsystem basierend auf additiv gefertigten optischen Komponenten

kooperierende Unternehmen: Fa. Carl Zeiss AG, Fa. AKU GmbH

Projektlaufzeit: 11.2015 - 10.2018

Fördermittelgeber: BW Stiftung (SOMS 3D)

Ziel des Projektes ist es, einen selbstoptimierenden optisch messenden Formsensor zu entwickeln, der sich sowohl durch intelligente Algorithmen als auch durch eine intelligente Hardware auszeichnet. Wesentlich sind die zu entwickelnden Algorithmen des Sensors, welche durch den Einsatz des miniaturisierten Einplatinencomputers Raspberry Pi im Sensor die softwareseitige Intelligenz des Sensors darstellen. Diese haben verschiedene Aufgaben, wie z.B. die Überprüfung der Relevanz eines Messpunktes, oder die kontinuierliche individuelle Anpassung der Signalqualität für jeden einzelnen Messpunkt, oder auch die Überprüfung der aktuell erreichten Messauflösung für jeden individuellen Messpunkt.

Des Weiteren ist das optische Messsignal mit Hilfe von additiv gefertigten Abbildungsoptiken zu realisieren. Diese sollen als reflektive Komponenten (Aluminium Reflektoren) ausgeführt und mit Hilfe des SLM Verfahrens realisiert werden.

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optische Messtechnik basierend auf additiv gefertigten reflektiven Optiken

Ein YouTube Video eines optischen Sensors mit additiv gefertigter reflektiver Optik findet sich hier

Individualisierbare miniaturisierte Sensoren für die optisch-taktile Formmesstechnik

kooperierende Unternehmen: Fa. Carl Zeiss IMT, Fa. Carl Zeiss Vision, Fa. MicroEpsilon GmbH

Projektlaufzeit: 04.2015 - 03.2018

Fördermittelgeber: BMBF - Programm FHProfUnt (Kennzeichen 03FH048PB4)

Ziel des Projektes ist die Entwicklung einer neuen miniaturisierten optisch-taktilen Sensortechnologie für die Formvermessung. Der erste Kernpunkt ist dabei, additive Fertigungsverfahren („3D-Druck“) zu nutzen, um die Sensoren individuell auf verschiedene Anwendungen anzupassen (3D Druck von Kunststoffoptiken). Der 3D-Druck ermöglicht dabei die wirtschaftliche Realisierung individueller Sensorköpfe, sowie komplett neue Designansätze. Zusätzlich soll eine simultane optisch-taktile Messung möglich sein, weshalb die optischen Sensorköpfe in ein taktiles Koordinatenmessgerät integriert werden. Der zweite Kernpunkt ist, durch Nutzen von Vorwissen über die Bauteilgeometrie eine modellbasierte Mess- und Auswertestrategie zu verfolgen, um die Genauigkeit der Sensoren deutlich zu steigern. Weiterhin sind Vorgehensweisen zum Nachweis der Rückführbarkeit und Messmittelfähigkeit der individualisierten Systeme zu erarbeiten. Die Einsetzbarkeit der entwickelten Technologien soll anhand zweier Demonstratoren für unterschiedliche Leitapplikationen nachgewiesen werden. Die Hochschule (HS) Aalen ist im Projekt bzgl. des ersten Kernpunktes federführend, die HS Landshut bzgl. des zweiten.

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optische Messtechnik basierend auf additiv gefertigten transmittiven Optiken

Ein YouTube Video dazu findet sich hier


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Roboter basierte optische Messtechnik basierend auf additiv gefertigten reflektiven Optiken

Ein YouTube Video eines Roboter basierten optischen Sensors mit additiv gefertigter Optik findet sich hier

Projekt-, Bachelor und Masterarbeiten

In unseren Forschungsprojekten schreiben wir kontinuierlich Projekt-, Bachelor und Masterarbeiten aus. Themenfelder sind dabei die Bearbeitung optischer Komponenten wie Fräsen & Roboterpolitur, (roboter basierte) optische Messtechnik, optische Beleuchtungssysteme und additive Fertigung (3D Druck) von optischen Komponenten bzw. optischen Systemen, sowie Prozesssimulation und Machine Learning. Die Aufgaben umfassen dabei die Tätigkeiten Konzeptionierung, Roboterbahnplanung (Zaphod), Optikdesign (Zemax, LightTools, LucidShape), Mechanikdesign (Creo), Aufbau und Ansteuerung (LabView) von Demonstratoren und die Auswertung der Ergebnissen (Matlab), Messtechnik & Simulation (Zaphod).

Bei Interesse bzgl. aktueller Themen wenden Sie sich bitte direkt an: Andreas.Heinrich@hs-aalen.de oder Rainer.Börret@hs-aalen.de.

Kooperationsprojekte mit Industriepartnern:

Diese finden mit dem Fokus additive Fertigung / optische Messtechnik / optische Beleuchtungssysteme / Optikbearbeitung / Roboterpolitur / Simulation kontinuierlich statt. Die individuellen Projekte erstrecken sich dabei von Kurzstudien bis zum Aufbau von Demonstratoren.