Zentrum für optische Technologien (ZOT)

Aktuelle Forschungsprojekte der Arbeitsgruppe Heinrich

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.

Thumb freifrom

optische Messtechnik basierend auf additiv gefertigten transmittiven Optiken

Ein YouTube Video dazu findet sich hier


Thumb robo

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

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.

Thumb soms3d

optische Messtechnik basierend auf additiv gefertigten reflektiven Optiken

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

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.

Thumb politur

Politur additiv gefertigter Optiken

Ein YouTube Video zur Politur additv gefertigter Optiken findet sich hier

Additive Fertigung

Projektlaufzeit: 04.2017 - 03.2020

Fördermittelgeber: DFG

In diesem Projekt sollen grundlegende Untersuchungen zur additiven Fertigung durchgeführt werden.

Neue Materialien zur Funktionalisierung additiv gefertigter Optiken

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

Projektlaufzeit: geplant: 06.2017 - 05.2020

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.

Kooperationsprojekte mit Industriepartnern:

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

Projekt-, Bachelor und Masterarbeiten

In unseren Forschungsprojekten schreiben wir kontinuierlich Projekt-, Bachelor und Masterarbeiten aus. Themenfelder sind dabei Roboter basierte optische Messtechnik, optische Beleuchtungssysteme und additive Fertigung (3D Druck) von optischen Komponenten bzw. optischen Systemen. Die Aufgaben umfassen dabei die Tätigkeiten Konzeptionierung, Optikdesign (Zemax, LightTools, LucidShape), Mechanikdesign (Creo), Aufbau und Ansteuerung (LabView) von Demonstratoren und die Auswertung der Ergebnissen (Matlab).

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

Aktuelle Forschungsprojekte der Arbeitsgruppe Riegel

Entwicklung eines Gesamtsystems zum Laserpolieren von Aluminium-Druckgussteilen mit online Kamera-Analyse und –Steuerung

Projektlaufzeit: 09.2014 - 02.2017

kooperierende Unternehmen: Fa. Hema electronic GmbH, Fa. F. Scholz GmbH

Fördermittelgeber: BMWi (ZIM - 16KN037732)

Ziel des Projektes ist die Entwicklung eines Gesamtsystems zum Laserstrahlpolieren von Aluminiumoberflächen, vorzugsweise von industrienahen Druckgussteilen, bei gleichzeitiger kamerabasierter Prozessüberwachung und Qualitätssicherung. Mit dem Ziel hoher Flächenraten soll im Gegensatz zu bekannten Laserpolierstrategien mit einem cw-Hochleistungslaser gearbeitet werden. Dazu sind neue Ansätze bei Polierstrategie und Parameterkombination zu entwickeln. Die Kombination Aluminium und Laser Oberflächenbearbeitung ergibt ganz neue Anforderungen an ein Kamerasystem, da z. B. die Wärmestrahlung des erstarrenden AL bisher nicht sichtbar ist. Die von dem Kamerasystem gelieferten Daten sind mit den Oberflächeneigenschaften zu korrelieren. Um Fehlerquellen, die durch die Bildanalyse erkennbar werden, zu beheben, müssen geeignete Fehlerbeseitigungsstrategien entwickelt werden.