Machine-Vision trifft hochpräzisen Multiphoton-3D-Druck

Abbildung 2: Detektion mehrerer Positionen von Komponenten eines Assemblies und deren räumliche Lage bezüglich eines Referenzsystems. © Multiphoton Optics

Abbildung 1: Detektion einer Assembly-Komponente mit Hilfe des Vision-Systems der hochpräzisen 3D-Druckplattform LithoProf3D® der Firma Multiphoton Optics GmbH. © Multiphoton Optics

Die Multiphoton Optics GmbH (MPO) bietet ihren Kunden die hochpräzise 3D-Druckplattform LithoProf3D®, die eine Herstellung beliebig geformter 3D-Strukturen gestattet. Zur Erzeugung des Maschinencodes wird das Software-Paket LithoSoft3D eingesetzt, mit dem Strukturen durch unterschiedlichste Belichtungs- und Schreibstrategien erzeugt werden können. Die Maschinencodes werden dann mit der Streamer-Software LithoStream3D für die Fertigung beliebig geformter 3D-Strukturen an die Druckerplattform gegeben.

Die Herstellung der Strukturen erfolgt mittels maskenlosem Direktschreiben mittels Ultrakurzpulslaser und ermöglicht sowohl additive als auch subtraktive Prozesse in einer Vielzahl unterschiedlicher Materialklassen, wie beispielsweise in Photolacken, Polymeren, Hybridpolymeren, photostrukturierbaren Gläsern oder auch Metallschichten. Das Herstellungsverfahren unterstützt die hochpräzise Herstellung von 3D optischen Interconnects oder anderer Koppelstrukturen, um optische Verbindungen auf Chips, zwischen Chips, Packages und Leiterplatten zu ermöglichen.

Die Prozesse sind zu Standardprozessen aus der Mikroelektronik-Fertigung kompatibel und sparen ca. 80 % der Prozessschritte ein. Das gestattet eine signifikante Reduktion des Ressourcenverbrauchs in der Produktion und beim Endkunden, z.B. in High Performance Computing-Systemen. Darüber hinaus werden eine Vielzahl von Applikationen um Industrie 4.0, Internet of Things (IoT) und der Medizintechnik unterstützt, beispielsweise in der Herstellung optischer Sensoren oder auch Endoskop-Optiken, wobei der Kreativität fast keine Grenzen gesetzt werden.

Besonders im Hinblick auf die Skalierbarkeit und die weitere Automatisierung dieses echten 3D-Druckverfahrens sowie dessen Einbindung in industrielle Fertigungsanlagen, ist eine hochpräzise Positionsbestimmung einzelner Komponenten eines Assemblies von großer Bedeutung. Hierfür wird aktuell neben der bestehenden Prozessüberwachung mittels Kamera ein Vision-System in die hochpräzise 3D-Druckplattform LithoProf3D® integriert, welches Übersichts- und Detailaufnahmen der zu untersuchenden Assemblies erlaubt und darüber hinaus die Detektion beliebiger Alignment-Marken und Assembly-Komponenten unterstützt (siehe Abbildung 1). Hierzu können beliebige Template-Strukturen definiert, in einer Datenbank gespeichert und auf den Assemblies detektiert werden. Die Koordinaten einzelner Assembly-Komponenten sowie deren räumliche Lage bezüglich eines Referenzsystems (siehe Abbildung 2) werden direkt an die Steuerungssoftware LithoStream3D übergeben, so dass die für die weitere Prozessierung notwendige Positionierung des Assemblies vorgenommen werden kann. Alle mit den Kameras des Vision-Systems aufgenommenen Bilddaten werden ebenfalls in der von MPO entwickelten Anlagensteuerungssoftware LithoStream3D dargestellt.

Mit dem Vision-System erhält die vielseitig einsetzbare, hochpräzise 3D-Druckplattform LithoProf3D® von Multiphoton Optics GmbH ein weiteres mächtiges Werkzeug zur Prozessüberwachung bei der Herstellung von Strukturen mit Strukturgrößen vom Nanometer- bis in den Zentimeterbereich.

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