„Die Optikfertigung 4.0 steht am Anfang – aber sie beginnt!“


Jean-Michel Asfour

DIOPTIC aus Weinheim prüft die Machbarkeit optischer Systeme, entwickelt Abbildungs- und Beleuchtungsoptiken und fertigt Infrarotobjektive sowie ultrapräzise Mess- und Justiertechnik. Dabei stützt sie sich auf umfassendes Knowhow im Bereich Diffraktive Optik. Im Interview spricht Geschäftsführer Jean-Michel Asfour über Photonik 4.0, Augmented Reality in Industrie und Freizeitsport sowie über die Raumfahrt als Treiber für immer präzisere optische Systeme.

Herr Asfour, würden Sie uns Ihr Unternehmen bitte kurz vorstellen?

DIOPTIC feiert nächstes Jahr ihr 20-jähriges Jubiläum. Wir sind 24 Mitarbeiter, davon zehn promovierte Physiker. Vor der Gründung war ich als freier Mitarbeiter in der Entwicklung medizinischer Diagnostikgeräte tätig. Es ging um nicht-invasive Blutzuckermessung per Infrarotspektrometrie. Mir fiel auf, dass in der Medizintechnik hoher Bedarf an Knowhow rund um die optische Messtechnik bestand. DIOPTIC hat hier ihre ersten Schritte getan und peu à peu Kunden in der Automobil-, Elektronik- und Lebensmittelindustrie, Luft- und Raumfahrt sowie in übergreifenden Zukunftsfeldern wie Virtual und Augmented Reality hinzu gewonnen. Wir bieten Dienstleistungen und eigene Produkte in der optischen Messtechnik, Optikdesign und Bildverarbeitung an.


Ihr Produkt- und Leistungsspektrum ist auffällig breit. Wie gelingt das mit 24 Mitarbeitern?

Wir konzentrieren uns auf fünf Felder: Optikdesign für Beleuchtungs- und Abbildungsoptiken, Entwicklung von Inline- oder End-of-Line-Prüfsystemen, Diffraktive Optik, Infrarotobjektive und unsere Oberflächenprüfsysteme der ARGOS-Familie. In unserer Fertigung kooperieren wir eng mit Zulieferern und sehen uns in erster Linie als Systementwickler und –Integratoren. Speziell sind unsere diffraktiven Optiken. Wir sind einer von weltweit zwei Anbietern von Asphären-Messtechnik. Diese realisieren wir mit computergenerierten Hologrammen (CGHs), die wir in einem ultrapräzisen lithographischen Strukturierungsverfahren auf Präzisionssubstraten fertigen. Über die Asphärenprüfung haben wir Kundenbeziehungen zu allen großen Optikherstellern in Europa, Nordamerika und zunehmend in Asien. Daneben entwickeln und fertigen wir Infrarotobjektive für industriell genutzte Thermographie-Kameras, die im sub-Mikro-Kelvinbereich genau messen. Und mit ARGOS sind wir in der Automated Optical Inspection aktiv. Jedes dieser Produktfelder wird von kleinen eingespielten Teams mit je zwei promovierten Spezialisten betreut. Die Fokussierung, unsere hohe Spezialisierung und die bewusst geringe Fertigungstiefe sind der Schlüssel, um mit wenigen Köpfen viel zu bewegen.


Mit Ihrer ARGOS-Produktfamilie treiben Sie die automatisierte Prüfung optischer Oberflächen in Richtung Photonik 4.0 voran. Wie sehen Sie die Entwicklung in diesem Bereich?

ARGOS ist speziell auf die Inspektion optisch polierter Oberflächen zugeschnitten. Hinzu kommt ein System zur Inspektion optischer Fasern. Bisher erfolgt die Inspektion fast ausschließlich manuell visuell. Mitarbeiter begutachten die Oberflächen in abgedunkelten Räumen mit hellen Lichtquellen, was auf die Dauer ermüdend ist. Zudem ist diese Prüfung nicht wirklich objektiv, was immer wieder zu Konflikten zwischen Lieferanten und Kunden führt. Unser System benötigt zwei Sekunden, um Optiken zu prüfen. Dafür werden sie unter einer Zeilenkamera um die eigene Achse gedreht und gescannt. Die Prüfung ist höchst zuverlässig, objektiv und die Ergebnisse werden vollautomatisch in einem Prüfbericht dokumentiert. Die Dokumentation schafft die notwendige Datenbasis, um mithilfe statistischer Methoden die Prozess- und Produktqualität nachverfolgen zu können. Unsere Kunden nutzen dies unter anderem für Vergleiche von Politurmitteln und –verfahren. Wir liefern mit ARGOS einen Baustein für die Optikfertigung 4.0. Noch dominieren Manufakturprozesse: Eine systematische Erfassung von Kenngrößen, die Nachverfolgung einzelner optischer Elemente oder automatisierte Qualitätsprüfung im Prozess konnten sich hier bisher nicht durchsetzen. Die Optikfertigung 4.0 steht am Anfang – aber sie beginnt: Unter anderem gibt es Überlegungen, Optiken mit diffraktiv optischen Verfahren zu kennzeichnen, um die Rückverfolgbarkeit in der Prozesskette zu gewährleisten.


DIOPTIC entwickelt mit Partnern Head-Mounted-Displays für Industrie und Freizeit. Welchen technologischen Beitrag leistet Ihr Unternehmen?

Wir haben 2008 die MOMES GmbH (Moving Micro Electronic Solutions) ausgegründet. Sie bietet eine patentierte Leistungsmessung für Fahrradfahrer, die über Sensoren im Pe-dal erfolgt und in einem Head-Mounted-Display angezeigt wird. Dessen optische Einheit kommt von DIOPTIC. Unsere Datenbrille kam 2010 auf den Markt; zwei Jahre vor Google Glass. Unser Display arbeitet allein mit dem Umgebungslicht, wodurch die Brille extrem wenig Strom verbraucht. Die Knopfzellen-Batterie hält monatelang durch. Das funktioniert auf Basis einer fluoreszierenden Folie, die über einen Wellenleiter die jeweils an das Umgebungslicht angepasste Hintergrundbeleuchtung des LCD-Displays bereitstellt. Das funktioniert bei praller Sonne ebenso wie bei Vollmond. Wir haben 2018 den Gold-Award auf der Sportmesse ISPO in München dafür erhalten. Die Firma ABUS übernimmt die Vermarktung. Daneben arbeiten wir im Forschungskonsortium Glass@Service mit Siemens, Uvex, Ubimax, Fraunhofer FEP und der Bundesanstalt für Arbeitsschutz an einer Augmented Reality Brille für das industrielle Umfeld. Wir entwickeln die Bildgebungseinheit und eine Optosensorik für die gestenbasierte Systemsteuerung. Sie erlaubt Trägern die „hands-free“ Interaktion mit hinterlegten Datensystemen.


Sie haben auf Basis Ihrer CGHs ein Justierverfahren entwickelt, mit dem die Optiken des Euclid Weltraumteleskops ultrapräzise ausrichtet wurden. Können Sie Ihren Ansatz kurz erklären?

Unser Ansatz basiert auf der Interferometrie. Über ein eigens designtes Hochpräzisions-CGH erzeugen wir mehrere Ringzonen, die spezifisch auf die zu justierenden Linsen aus-gelegt sind. Dieses Verfahren ist aus der Oberflächeninspektion von Linsen bekannt, wo die im Interferogramm sichtbaren Verschiebungen herausgerechnet werden. Im Justierverfahren nutzen wir eben diese Interferenzstreifen, um zu prüfen, ob die Optik exakt justiert ist. Wir bieten damit ein hochsensibles Messsystem, das präzise anzeigt, in welche Richtung wir die jeweilige Optik verschieben oder kippen müssen. Die Relativ-Justage der optischen Elemente zueinander ist um den Faktor zehn genauer, als bisher eingesetzte Verfahren.


Sie haben den Vergleich zwischen Medizintechnik, Raumfahrt und anderen Anwendungen. Wo sind die Präzisionsanforderungen am höchsten?

Die Anforderungen sind jeweils unterschiedlich. In der Medizintechnik liegt das Gewicht eher auf der Systemzuverlässigkeit. Diagnose- und Behandlungsgeräte müssen stets korrekt arbeiten und sich im Fall einer Störung sofort abschalten; denken Sie an Augenlaser. Dagegen kann die Raumfahrt auch dank ihrer viel höheren Budgets in Grenzbereiche des technisch Machbaren vorstoßen und die Grenzen Stück für Stück verschieben. Die so erreichte Präzision bringt uns in anderen Anwendungen weiter. So könnte das neue CGH-Justierverfahren dabei helfen, Elemente im Bereich der Freiformflächenoptik präziser zueinander zu justieren. Letztlich hat uns das Euclid-Projekt dazu angeregt, unsere CGH-basierte Messtechnik für die Justage optischer Elemente nutzbar zu machen. Die Suche nach dunkler Materie im All gab den Anstoß, ein Weltraumteleskop mit aberwitziger Präzision zu realisieren. Der dabei erzielte technische Fortschritt bringt die optischen Technologien wieder ein Stück voran.

 
 
 
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