Im März 2019 trafen sich die weltweit führenden Experten auf dem Gebiet der Messung von Asphären und Freiformen bei der Physikalisch-Technischen Bundesanstalt (PTB) in Braunschweig. Beim 10. „High Level Expert Meeting Asphere Metrology“ tauschten alle führenden Entwickler, Anwender und Hersteller von Asphären und der dafür benötigten Messtechnik ihre Erfahrungen aus. Tobias Binkele, Doktorand im Institut i3m der Hochschule Bremen, präsentierte dort die aus dem eboLED-Projekt gewonnenen Ergebnisse; eboLED steht für: „Enhancement of Beam shaping Optical elements for LED hazard and security lighting“ (etwa: Verbesserung der Strahlformung optischer Elemente für LED-Gefahren- und Sicherheitsbeleuchtung). Auch das Publikum wusste Binkeles Arbeit zu schätzen: Für seine Beiträge zur Freiformmessung erhielt er den zweiten Platz beim „Young Scientist Award“.
Diese vom „Kompetenzzentrum Ultrapräzise Oberflächenbearbeitung“ organisierten Vergleichsmessungen, bei denen spezielle Messproben von den Mitwirkenden vermessen und anschließend die Ergebnisse von den Spezialisten der PTB ausgewertet und verglichen werden, geben über die Zuverlässigkeit der Messverfahren Aufschluss. Hier zeigte sich dieses Jahr, wie sehr sich die Messtechnik für Asphären im letzten Jahr weiterentwickelt hat: Waren beim „High Level Expert Meeting 2018“ noch deutliche Unterschiede zwischen den Ergebnisse der Teilnehmer sichtbar, unterschieden sich die Werte dieses mal bei Standard-Asphären nur in Details.
Nach wie vor ungelöst sind jedoch die Probleme der Freiform-Messung. Hier mussten die Experten der PTB tief in die sprichwörtliche Trickkiste greifen, um die deutlich unterschiedlichen Ergebnisse vergleichen zu können, gab es doch keine glaubwürdige Referenz. Sie berechneten deshalb aufwändig eine virtuelle Referenz, gegen die sie die Messungen verglichen. Zuverlässige Verfahren zur Bestimmung von Freiformflächen sind essentiell, um die Vorteile dieser in der Anwendung auch nutzen zu können. Freiformen finden sich in Gleitsichtbrillen und modernen LED-Autoscheinwerfern, aber auch in Optiken zur Laser-Materialbearbeitung und Halbleiterfertigung oder an Bauteilen in der Luft- und Raumfahrt. Formabweichungen im Bereich weniger Nanometer können bei diesen Anwendungen bereits zum sehr teuren Versagen führen.
„Mit Freiformen wird der nächste Entwicklungsschritt erreicht: Praktisch beliebige, insbesondere nicht länger rotationssymmetrische ,Linsen’ können mit modernen Werkzeugmaschinen hergestellt werden. Sie erlauben völlig neue Anwendungen und eine bislang nicht bekannte Abbildungsqualität. Die Messung jedoch mit der für optische Anwendung notwendigen Genauigkeit durchzuführen, ist derzeit kaum möglich. Das hemmt die Entwicklung ungemein“, erläutert Prof. Dr.-Ing. Friedrich Fleischmann, Fakultät Elektrotechnik und Informatik.
Die Arbeiten von Tobias Binkele wurden vom Bundesministerium für Bildung und Forschung im Rahmen der Förderlinie „IngenieurNachwuchs“, Projekt „eboLED“ (FKZ: 13FH023IX5) finanziert. Darin erforschen die Arbeitsgruppen von Prof. Dr. Thomas Henning und Prof. Dr. Friedrich Fleischmann gemeinsam Verfahren zur Vermessung von Form und Funktion optischer Freiformflächen sowie zur Erzeugung spezieller Intensitätsverteilungen von Licht und der dazu benötigten optischen Elemente.
Neben den wissenschaftlichen Erkenntnissen steht in diesem Projekt auch die Verbesserung der Lehre im Fokus: Bereits früh im Studium werden die Studierenden in Gruppen mit der Bearbeitung von Teilaspekten einer realen Aufgabenstellung betraut. Lehrende und Mitarbeiterinnen und Mitarbeiter – insbesondere Doktorandinnen und Doktoranden - agieren hierbei als Coaches, sowohl in fachlich-technischer Hinsicht als auch bezüglich Gruppenverhalten und Projektmanagement. Die Studierenden erwerben so durch direkte Mitarbeit an Forschungs- und Entwicklungsprojekten in Form „Forschenden Lernens“ fachliches Know-how auf aktuellem Stand und eine praxisnahe Ausbildung, der Wirtschaft stehen wirklich berufsbefähigte Absolventen mit neuestem Fachkenntnissen und hoher Selbst- und Methodenkompetenz zur Verfügung.
Tobias Binkele studierte im Internationalen Studiengang Technische und angewandte Physik (ISTAP) und ab Sommersemester 2015 im Master-Studiengang Electronics Engineering. Seit Frühjahr 2017 ist Tobias Binkele Wissenschaftlicher Mitarbeiter am Institut i3m im „eboLED“-Projekt.
Der Internationale Master-Studiengang Electronics Engineering in der Fakultät Elektrotechnik und Informatik erfreut sich seit 15 Jahren sehr starker Nachfrage. Über 300 Studierende absolvierten das Master-Studium erfolgreich und erlangten den akademischen Titel „Master of Science“. Zahlreiche Absolventinnen und Absolventen sind in Bremer Unternehmen sowie in der Region beschäftigt. Mehr als 20 Prozent der Absolventen haben sich im Anschluss für ein Promotionsstudium entschieden und im Rahmen von Forschungsvorhaben die Promotion zum „Dr.-Ing.“ erlangt.
Weitere Informationen:
Projekt „eboLED“: http://eboled.fk4.hs-bremen.de/index.php?subp=home
Kompetenzzentrum Ultrapräzise Oberflächenbearbeitung e.V.: https://www.upob.de/
HLEM2018: http:(https://www.upob.de/...:hlem-2019-asphere-metrology-des-cc-upob-ev-3&catid=63&Itemid=94)
Presseinformation PTB: https://www.ptb.de/cms/forschung-entwicklung/innovationen-und-technologietransfer/fachmessen.html
Diese vom „Kompetenzzentrum Ultrapräzise Oberflächenbearbeitung“ organisierten Vergleichsmessungen, bei denen spezielle Messproben von den Mitwirkenden vermessen und anschließend die Ergebnisse von den Spezialisten der PTB ausgewertet und verglichen werden, geben über die Zuverlässigkeit der Messverfahren Aufschluss. Hier zeigte sich dieses Jahr, wie sehr sich die Messtechnik für Asphären im letzten Jahr weiterentwickelt hat: Waren beim „High Level Expert Meeting 2018“ noch deutliche Unterschiede zwischen den Ergebnisse der Teilnehmer sichtbar, unterschieden sich die Werte dieses mal bei Standard-Asphären nur in Details.
Nach wie vor ungelöst sind jedoch die Probleme der Freiform-Messung. Hier mussten die Experten der PTB tief in die sprichwörtliche Trickkiste greifen, um die deutlich unterschiedlichen Ergebnisse vergleichen zu können, gab es doch keine glaubwürdige Referenz. Sie berechneten deshalb aufwändig eine virtuelle Referenz, gegen die sie die Messungen verglichen. Zuverlässige Verfahren zur Bestimmung von Freiformflächen sind essentiell, um die Vorteile dieser in der Anwendung auch nutzen zu können. Freiformen finden sich in Gleitsichtbrillen und modernen LED-Autoscheinwerfern, aber auch in Optiken zur Laser-Materialbearbeitung und Halbleiterfertigung oder an Bauteilen in der Luft- und Raumfahrt. Formabweichungen im Bereich weniger Nanometer können bei diesen Anwendungen bereits zum sehr teuren Versagen führen.
„Mit Freiformen wird der nächste Entwicklungsschritt erreicht: Praktisch beliebige, insbesondere nicht länger rotationssymmetrische ,Linsen’ können mit modernen Werkzeugmaschinen hergestellt werden. Sie erlauben völlig neue Anwendungen und eine bislang nicht bekannte Abbildungsqualität. Die Messung jedoch mit der für optische Anwendung notwendigen Genauigkeit durchzuführen, ist derzeit kaum möglich. Das hemmt die Entwicklung ungemein“, erläutert Prof. Dr.-Ing. Friedrich Fleischmann, Fakultät Elektrotechnik und Informatik.
Die Arbeiten von Tobias Binkele wurden vom Bundesministerium für Bildung und Forschung im Rahmen der Förderlinie „IngenieurNachwuchs“, Projekt „eboLED“ (FKZ: 13FH023IX5) finanziert. Darin erforschen die Arbeitsgruppen von Prof. Dr. Thomas Henning und Prof. Dr. Friedrich Fleischmann gemeinsam Verfahren zur Vermessung von Form und Funktion optischer Freiformflächen sowie zur Erzeugung spezieller Intensitätsverteilungen von Licht und der dazu benötigten optischen Elemente.
Neben den wissenschaftlichen Erkenntnissen steht in diesem Projekt auch die Verbesserung der Lehre im Fokus: Bereits früh im Studium werden die Studierenden in Gruppen mit der Bearbeitung von Teilaspekten einer realen Aufgabenstellung betraut. Lehrende und Mitarbeiterinnen und Mitarbeiter – insbesondere Doktorandinnen und Doktoranden - agieren hierbei als Coaches, sowohl in fachlich-technischer Hinsicht als auch bezüglich Gruppenverhalten und Projektmanagement. Die Studierenden erwerben so durch direkte Mitarbeit an Forschungs- und Entwicklungsprojekten in Form „Forschenden Lernens“ fachliches Know-how auf aktuellem Stand und eine praxisnahe Ausbildung, der Wirtschaft stehen wirklich berufsbefähigte Absolventen mit neuestem Fachkenntnissen und hoher Selbst- und Methodenkompetenz zur Verfügung.
Tobias Binkele studierte im Internationalen Studiengang Technische und angewandte Physik (ISTAP) und ab Sommersemester 2015 im Master-Studiengang Electronics Engineering. Seit Frühjahr 2017 ist Tobias Binkele Wissenschaftlicher Mitarbeiter am Institut i3m im „eboLED“-Projekt.
Der Internationale Master-Studiengang Electronics Engineering in der Fakultät Elektrotechnik und Informatik erfreut sich seit 15 Jahren sehr starker Nachfrage. Über 300 Studierende absolvierten das Master-Studium erfolgreich und erlangten den akademischen Titel „Master of Science“. Zahlreiche Absolventinnen und Absolventen sind in Bremer Unternehmen sowie in der Region beschäftigt. Mehr als 20 Prozent der Absolventen haben sich im Anschluss für ein Promotionsstudium entschieden und im Rahmen von Forschungsvorhaben die Promotion zum „Dr.-Ing.“ erlangt.
Weitere Informationen:
Projekt „eboLED“: http://eboled.fk4.hs-bremen.de/index.php?subp=home
Kompetenzzentrum Ultrapräzise Oberflächenbearbeitung e.V.: https://www.upob.de/
HLEM2018: http:(https://www.upob.de/...:hlem-2019-asphere-metrology-des-cc-upob-ev-3&catid=63&Itemid=94)
Presseinformation PTB: https://www.ptb.de/cms/forschung-entwicklung/innovationen-und-technologietransfer/fachmessen.html
