Wärmekameras können Autofahrer bei schlechter Sicht vor Menschen oder Tieren auf der Straße warnen. Die bisher sehr teuren Geräte könnten nun günstiger werden: Ein neues Verfahren senkt die Herstellkosten für Infrarotlinsen bis zu 70 %.
Der Regen prasselt auf das Autodach, in der Dunkelheit ist nur wenig zu erkennen. Das Reh taucht wie aus dem Nichts auf. Der Autofahrer kann nicht mehr rechtzeitig reagieren. Eine Möglichkeit, die menschlichen Augen zu „erweitern“ und solche gefährlichen Situationen zu entschärfen, sind Mikro-Bolometer: Sie detektieren Infrarotstrahlen – also die Wärme, die ein Lebewesen abgibt – und warnen den Autofahrer im Gefahrenfall über ein akustisches Signal oder eine Warnlampe. Bislang sind diese Geräte mit etwa 2000 Euro allerdings noch recht teuer und nur in Luxusklasseautos im Einsatz.
Bauteil für Bauteil sollen diese Geräte nun günstiger werden. Forscher am Fraunhofer-Institut für Werkstoffmechanik IWM in Freiburg haben sich die Infrarotlinsen vorgenommen, die sich in den Kameras befinden: „Wir haben ein Herstellungsverfahren für die Linsen entwickelt, mit dem wir die Kosten für diese Komponenten um mehr als 70 Prozent senken können. Dadurch kann sich letztendlich der Preis für die Mikro-Bolometer reduzieren“, sagt Dr. Helen Müller, Wissenschaftlerin am IWM.
Üblicherweise stellt man die Linsen aus kristallinen Materialien wie Germanium, Zinkselenid oder Zinksulfid her. Das Problem: Diese Stoffe sind sehr teuer und lassen sich nur mechanisch bearbeiten – mit Schleifen, Polieren oder Diamantdrehen werden sie in die richtige Form gebracht. Es fallen daher hohe Bearbeitungskosten an. „Wir verwenden statt kristalliner Materialien das amorphe Chalkogenidglas. Seine Erweichungstemperatur, also die Temperatur, bei der es sich verformen lässt, ist niedrig. Wir können es daher über das nicht-isotherme Heißprägen formen“, sagt Müller.
Dieses Verfahren erinnert an das Waffelbacken mit einem Waffeleisen: Die Forscher legen das Chalkogenidglas zwischen zwei Presswerkzeuge, die die Form der benötigten Linse vorgeben. Anschließend wird es erwärmt und zwischen den beiden Werkzeugen geformt. Nach wenigen Minuten wird das Glas wieder unter die Erweichungstemperatur abgekühlt und entnommen. Und damit ist die Linse bereits perfekt. Im Gegensatz zu herkömmlich gefertigten Optiken muss sie nicht mehr nachbearbeitet werden.
Die so hergestellten Linsen weisen die gleiche gute optische Abbildungsqualität auf wie die polierten. Nun wollen die Wissenschaftler das Verfahren noch weiter in Richtung kostengünstige Massenproduktion verfeinern.
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