Entwicklung und Produktion optischer Komponenten

Optik setzt auf Kunststoff

Technologie und Kosten treiben die Entwicklungen
Dr. Andreas Fischer: „Grund unseres Supply-Chain-Managements können wir Produkte just-in-time liefern und schnelle Ramp up und Ramp down Zyklen bewältigen.“
Kunststoffe dringen weiter in optische Anwendungen und Beleuchtungssysteme vor. Dabei ist das Ende der Möglichkeiten nicht in Sicht. Immer wieder verbesserte Werkstoffe und Verfahren, vor allem aber steigendes Know-how der Beteiligten ermöglichen technologisch und wirtschaftlich effiziente Lösungen. Eines der Unternehmen, die nicht nur Beratung und Entwicklung oder Produktion anbieten, sondern an komplexen Problemlösungen arbeitet, ist die Jenoptik Polymer Systems. Das Kunststoff Magazin hatte Gelegenheit, sich bei Geschäftsführer Dr. Andreas Fischer über aktuelle Entwicklungen der Branche zu informieren.


Herr Fischer, der Unternehmensname Polymer Systems nennt den Schwerpunkt ihres Unternehmen, die Produktion optischer Systeme, nicht direkt. Mit welchen Produkten und Projekten beschäftigen Sie sich aktuell schwerpunktmäßig?
Dr. Andreas Fischer: Wir bewegen uns in den vier Branchen, die unserer Meinung nach Themen der Kunststoffoptiken – aus verschiedenen Intentionen heraus – treiben. Zum einen ist das der Bereich Automotive. Vom Volumen und der Bandbreite der Anwendungen her, aber auch hinsichtlich der Anforderungen ist das natürlich ein interessanter Bereich. Anwendungen liegen vor allem in der optischen Fahrerassistenz sowie in innovativen Innenraum- und Exterieur-Beleuchtungen. Vorteile von polymerbasierten, hybriden optischen Komponenten und Modulen als innovative Produkte sind unter anderem die
– Reduktion von Gewicht,

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– effiziente Replizierbarkeit der optischen Komponenten,

– Verknüpfung von Optik mit konstruktiven Elementen und die damit verbundene

– Realisierung wirtschaftlicher Montagekonzepte.

Konkrete Anwendungen finden sich heute schon beispielsweise in Regen- und Lichtsensoren, Head-up-Displays, Kamerasysteme, in der Fahrspurerkennung (LDW) und der Verkehrszeichenerkennung, in CV-Sensoren, bei der Active Cruise Control (ACC), aber auch in Innenraumbeleuchtungen sowie Exterieur-Beleuchtungen.

Und damit sind wir beim zweiten großen Segment, nämlich Beleuchtung und Solarenergie. LED-Applikationen gewinnen an Bedeutung. Die Anwendungsfelder sind dabei sehr unterschiedlich. Besonders in Applikationen wie Displays und Projektion, Architektur- und Effektbeleuchtung sowie der Automobil- und weiterer Verkehrsmittel weisen LED-Anwendungen ein großes Innovationspotenzial auf. Aus diesen verschiedenen Applikationen ergeben sich spezielle Anforderungen, die komplexe optoelektronische und optische Systeme und Komponenten erfüllen können.
Heute fertigen wir bereits optoelektronische Systeme und optische Komponenten für OP-Leuchten, Verkehrsleittechnik, Displayhinterleuchtungen, Spektroskopieanwendungen und Projektionssysteme. Durch unsere Fertigungsmöglichkeiten in der Aufbau- und Verbindungstechnik sind wir in der Lage, kundenspezifische Module nicht nur für Beleuchtungsanwendungen mit spezifischen Charakteristiken zu entwickeln und herzustellen.

Eine spezielle Anwendung bietet die Konzentratortechnologie. Durch Konzentration des Sonnenlichts lässt sich die aktive Solarzellenfläche im Vergleich zu herkömmlichen Solarmodulen auf einen Bruchteil reduzieren. Dies bietet zum einen eine erhebliche Kosteneinsparung durch geringen Materialverbrauch, zum anderen können damit auch effizientere Halbleiterchips verwendet werden, die unter Konzentration sehr hohe Wirkungsgrade erzielen. Die Solarzellen wandeln das Sonnenlicht direkt in elektrischen Strom um. Das Prinzip besteht darin, das einfallende Sonnenlicht durch eine vorgeschaltete Optik auf eine kleine Fläche zu konzentrieren und nur auf dieser kleinen Fläche eine hocheffiziente Solarzelle einzusetzen.

Als dritten Bereich nannten Sie die Medizintechnik. Der ist traditionell an neuen Lösungen interessiert, stellt aber auch besonders hohe Anforderungen an Qualität und Sicherheit. Wohin geht hier die Entwicklung?
Dr. Andreas Fischer: Interessanterweise finden optische Bauteile und Systeme in der Medizintechnik eine besonders breite Anwendung. Die Jenoptik BU Optoelektronische Systeme ist seit Jahren erfolgreich als Partner führender Hersteller von Hand Held Diagnosesystemen (optische Reader) am Markt. Daher sind wir vertraut mit den Anforderungen an hochwertigen Photomodulen für Rapid Diagnostics Geräte. Unsere Erfahrungen basieren nicht zuletzt auf der Produktion von bisher über 100 Millionen Modulen und Komponenten für hochwertige Photometermodule.

Optisch-photometrische Methoden sind wegen Ihrer hohen Selektivität und Sensitivität prädestiniert zum Nachweis von Markern und finden bereits verbreitet Einsatz. Für viele künftig relevante Tests werden deshalb nur optische Verfahren und Auslesemodule in Frage kommen. Das wird den Einsatz von Kunststoffen weiter voran treiben. Im Anwendungsbereich der gerade in der Medizin weit verbreiteten Einwegprodukte steht der Kostenfaktor im Vordergrund. Hier bietet der Einsatz polymerbasierter optischer Systeme und Komponenten die Möglichkeit, hohe Stückzahlen kostengünstig zu produzieren. In der Endoskopie bietet die Kunststoffoptik hier hochwertige und flexible Einsatzmöglichkeiten.
Die wichtigsten Vorteile beim Einsatz von Kunststoffen für optische Bauteile und Systeme ist in der Medizintechnik ähnlich gelagert wie in anderen Branchen: Geringes Gewicht und leichte Formbarkeit bei hoher Form- und Maßgenauigkeit. Diese führen zu einer größtmöglichen Gestaltungsfreiheit. Nicht zu vernachlässigen ist der vierte Anwendungsbereich unter dem Sammelbegriff Sensorik. Dazu gehören einerseits die schon genannten Anwendungen im Fahrzeugbau, aber auch die industrielle Sensorik mit ebenfalls attraktiven Wachstumsraten.


Jenoptik Polymer Systems ist vor wenigen Jahren komplett neu "auf der grünen Wiese" gebaut worden, um mehrere Standorte innerhalb der Stadt zusammenzuführen. Provokativ gefragt: Warum im thüringischen Triptis und nicht in Asien? Schließlich betreffen viele typische Anwendungen Consumerprodukte, die überwiegend aus dem asiatischen Raum stammen.

Dr. Andreas Fischer: Der asiatische Bereich bietet im Bereich komplexer Montage keine Kostenvorteile. Ebenso sichert der hohe Automatisierungsgrad in unserer Produktion die Wettbewerbsfähigkeit gegenüber der Konkurrenz, Asien eingeschlossen. Hohe Qualität ist bei uns von großer Bedeutung und gleichzeitig die Grundlage für ein gutes Preis-Leistungsverhältnis. Nebenbei gesagt haben wir auch einen Kunden aus China, der die Massenfertigung von Komponenten bei uns in Auftrag gibt.

Sie nennen als ein Alleinstellungsmerkmal, dass die gesamte Prozesskette von der Produktidee bis zur Lieferung komplett montierter opto-elektronischer Baugruppen in einer Hand liegt. Können Sie uns ein Beispiel nennen?

Dr. Andreas Fischer: Kameramodule für Endoskope durchlaufen unsere gesamte Prozesskette. Im Waferverbund angelieferte Bildsensoren werden vereinzelt und vorzugsweise in Chip on Board Technologie (COB) auf die kundenspezifischen Leiterplatten bestückt, dazugehörige Komponenten werden im Spritzguss hergestellt, in Systeme integriert und im Endtest kontrolliert. Auf Grund eines effektiven Supply-Chain-Managements können wir Produkte just-in-time liefern und schnelle Ramp up und Ramp down Zyklen bewältigen.

Für die Medizintechnik sind wir ein zertifizierter Zulieferer und erfüllen die hohen Standards der FDA. Voll- und halbautomatische Prozesse ermöglichen uns zu weltweit wettbewerbsfähigen Kosten zu produzieren. Einige Leistungen können wir aufgrund der leistungsfähigen Technologie sogar als Lohnfertigung anbieten: Beschichtung, Aufbau- und Verbindungstechnik (Chipvereinzelung, COB, Flip Chip) und spanende Fertigung gehören dazu.

Das Portfolio Ihres Unternehmens enthält auch einige fast schon exotische Technologien, beispielsweise die eben schon angesprochene Entwicklung und Produktion hoch spezialisierter Beschichtungen. Trotz des Trends, möglichst viele Prozessschritte aus einer Hand zu bieten - macht es nicht Sinn, für einige Tätigkeiten projektbezogen Partner ins Boot zu holen?

Dr. Andreas Fischer: Oberflächentechnologie ist eine unserer Kernkompetenzen weswegen wir in diesem Bereich neue Entwicklungen selbst hervorbringen. Natürlich greifen wir innerhalb der Jenoptik auf andere Bereiche zurück, aber wir verfolgen auch ein konsequentes Partner- und Lieferantenentwicklungsprogramm. Wir sind Mitglied in verschiedenen Netzwerken, wie Optonet, Polymermat, Micromold oder LED light for you von Osram. Wir arbeiten also auch mit unterschiedlichen Partnern zusammen und nutzen deren Kompetenzen.

Jenoptik Polymer Systems ist auch durch Zukäufe wie einem Formenbau und Spritzgießer in Baden-Württemberg und einem Unternehmen in den USA gewachsen. Wie planen Sie die Geschäftsentwicklung?

Dr. Andreas Fischer: Wir möchten die Märkte aus den Märkten bedienen. Daraus leitet sich auch eine Internationalisierung ab in Anlehnung an die fünf Werthebel der Jenoptik.

Von welchen Ihrer Produkte und Entwicklungsprojekte versprechen Sie sich das höchste Wachstum bzw. den Markterfolg der nächsten Jahre?

Dr. Andreas Fischer: Die größten Wachstumschancen sehen wir in den Bereichen: LED basierender Beleuchtungslösungen, hochintegrierter Kameramodule, Fahrerassistenzsysteme und optische Reader für Rapid Diagnostics.

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