Salzkorngroße Linsen aus dem 3D-Drucker

Durch entschlossene Kombination mehrerer neuer High-Tech-Konzepte ist es einem Team der Universität Stuttgart um den Doktoranden Timo Gissibl gelungen, Kameraobjektive aus drei asphärischen Linsen herzustellen, die einen Durchmesser von ganzen 0,1 Millimetern aufweisen.

Ungefähr so groß wie ein Salzkorn, und selbst mit Gehäuse nur 0,12 Millimeter „dick“, können die neuen winzigen Kameras etwa in der Medizin eingesetzt werden. Mit einer handelsüblichen Spritze injiziert, können sie ganz nahe an Problemstellen innerhalb des Körpers gebracht werden und dort bislang nicht erzielbare Aufnahmen liefern. Die optische Reichweite soll dann nach Angaben der Erfinder drei Millimeter betragen.

Einzelne, rote Photonen und Fotolack

Hergestellt werden die Linsen durch Bestrahlen eines Fotolacktröpfchens mit einem roten Femtosekundenlaser (Brenndauer weniger als 100 Femtosekunden) mit einer Wellenlänge von 785 Nanometern. Jeweils zwei Photonen treffen dabei auf die selbe Stelle und härten sie aus. Auf diesem Weg sind nahezu beliebige Linsenformen herstellbar, und zwar wahlweise direkt auf einem CMOS-Sensor oder einer Glasfaserspitze. Auch die für Innenaufnahmen benötigte Beleuchtung durch eine LED kann auf diese Weise mit gedruckt werden.

Das Stuttgarter Forscherteam sieht in seiner Arbeit einen Durchbruch für optische Technik analog zum bereits seit einigen Jahren eingesetzten Computer-Integrated Manufacturing im Maschinenbau und in der Metallverarbeitung. Weitere Anwendungsbereiche sieht das Team in Endoskopie-Untersuchungen von Maschinen oder dem Einsatz der Mikrokameras in nur noch insektengroßen Drohnen oder, noch problematischer, in winzigen Überwachungsmodulen.

Aber auch in größeren Maßstäben, etwa für Sensoren an (ggf. autonom fahrenden) Kraftfahrzeugen und Robotern oder die in Smartphones eingebauten Kameras sei eine Verwendung der neuen Technologie vorstellbar.

Prof. Harald Giessen vom 4. Physikalischen Institut der Universität stellt uns in Aussicht, in naher Zukunft solche Kamerasysteme innerhalb eines Tages vom Konzept über das CAD-Modell bis zum fertigen Produkt aus dem 3D-Drucker herzustellen – eine atemberaubende Aussicht.

Kombinierte Kompetenz

Die verwendeten hochpräzisen Laser-3D-Drucker werden vom Startup-Unternehmen Nanoscribe aus Baden-Württemberg geliefert, einer Ausgründung des Karlsruher Instituts für Technologie (KIT); optische Beratung erhält das Stuttgarter Team durch Carl Zeiss aus Oberkochen.

Einen Termin für eine Marktreife hat die Universität allerdings noch nicht genannt.

LINKS

http://www.uni-stuttgart.de/hkom/presseservice/pressemitteilungen/2016/049_optische_linsen.html

https://www.heise.de/foto/meldung/Mikro-Objektive-im-3D-Druck-3251640.html

http://www.golem.de/news/3d-druck-objektive-in-haaresbreite-1606-121816.html

http://www.photonik.de/3d-druck-ermoeglicht-miniaturoptiken/150/22523/333219