Prozess- und Maschinenentwicklung für das mehrschrittige Mikroheißprägen

Ein wichtiger Industriezweig, der aufgrund immer größerer Anforderungen an die kostengünstige Herstellung hochpräziser Komponenten neue Fertigungslösungen fordert, ist die optische Industrie. In den letzten Jahren wurden für den Anwendungsbereich optischer Linsen verschiedene Replikationsverfahren optimiert oder entwickelt, die eine kostengünstige Herstellung optischer Komponenten ermöglichen. Neben Linsen mit kontinuierlichen geometrischen Formen steigt die Nachfrage für mikrostrukturierter optische Komponenten stetig an. Bekannte Maschinensysteme lassen die Herstellung von Strukturen mit Abmessungen von Nano- und Mikrometern auf Flächen mit Kantenlängen oberhalb von einem Meter unter wirtschaftlichen Aspekten nur in Ausnahmefällen zu. Dagegen lassen sich Mikro- und Nanostrukturen auf kleinen Flächen mit sehr hoher Präzision und zu akzeptablen Kosten herstellen. Für die großflächige Herstellung von mikro- und nanostrukturierten Flächen existieren bisher nur wenige Verfahren. Diese Verfahren erfüllen jedoch hinsichtlich der erreichbaren geometrischen Strukturvielfalt nicht die Anforderungen, die von innovativen Produkten mit optischen Funktionen, wie Flächenlichtleitern, gestellt werden. Vor dem beschriebenen Hintergrund wird in der vorliegenden Dissertation ein Verfahren erforscht, welches Mikro- und Nanostrukturen von kleinen Flächen auf große Flächen übertragen kann und optisch funktionale Einheiten mit verschiedenartigen Strukturen ohne Defektstellen zwischen einzelnen Strukturen herstellen kann. Das dazu im Rahmen dieser Dissertation untersuchte Fertigungsverfahren baut auf dem etablierten Heißprägeprozess auf. Ein Heißprägeprozess basiert auf der thermischen Erweichung eines Substratwerkstoffs und dem Umformen mit Hilfe eines strukturierten Werkzeugs. Die Form des Werkzeugs wird dabei als Negativ auf das Substrat übertragen. Die vorliegende Dissertation orientiert sich dabei an der Fragestellung, ob flächige, mikrostrukturierte Optiken durch den neuartigen Fertigungsansatz des mehrschrittigen Heißprägens hergestellt werden können. Zur Beantwortung dieser Frage wird ein geeignetes Maschinensystem aufgebaut, welches Prozessuntersuchungen ermöglicht