Der Doktorand Timo Gissibl in der Gruppe von Prof. Harald Giessen am 4. Physikalischen Institut druckte Mikroobjektive mit einem Durchmesser und einer Höhe von nur 125 µm, sogar auf Glasfasern. Dies erlaubt die Konstruktion neuartiger und extrem kleiner Endoskope, die sich für kleinste Körperöffnungen oder zu inspizierende Maschinenteile eignen. Das optische Design wurde im Stuttgarter Forschungszentrum für Photonik-Engineering von Doktorand Simon Thiele aus der Gruppe von Prof. Alois Herkommer am Institut für Technische Optik in Stuttgart realisiert.
Timo Gissibl druckte auch optische Freiformflächen und Miniatur-Objektive direkt auf CMOS-Bildchips, die somit einen extrem kompakten Sensor erzeugen. Mit solcher Optik sind kleinste Kameras von Drohnen möglich, die nicht größer als eine Biene sind. Auch kleinste Sensoren für autonome Autos und Roboter sind denkbar. Sogar kleinste Körpersensoren und Umgebungskameras für Mobiltelefone könnten realisiert werden.
Die Forscher konnten auch ihre Optik mit Beleuchtungssystemen kombinieren. Die Optik auf einer LED, die Licht in eine bestimmte Richtung konzentriert, kann somit extrem klein sein. Zusätzlich kann die Beleuchtung von ringförmigen Bereichen, Dreiecken oder langgestreckten Rechtecken mit solchen Miniatur-Freiformoptiken realisiert werden.
Die Stuttgarter Forscher glauben, dass der 3D-Druck von Optiken ein ganz neues Zeitalter der Optikfertigung eröffnen wird. “Die Zeit von der Idee, der Optikdesign, einem CAD-Modell bis zu den fertigen, 3D gedruckten Mikroobjektiven wird weniger als einen Tag dauern”, erklärt Professor Harald Giessen. “Wir werden Potenziale eröffnen, ähnlich wie es die computergestützte Konstruktion und computergestützte Fertigung vor einigen Jahren im Maschinenbau getan haben.”
Das Projekt wurde von der Baden-Württemberg Stiftung im Rahmen des Projekts “Spitzenforschung” unterstützt. Die Forscher haben enge Verbindungen zur Industrie. Das Karlsruher Startup Nanoscribe, das von Forschern des KIT gegründet wurde, konstruierte den hocheffizienten Femtosekunden-3D-Drucker. Die Carl Zeiss AG in Oberkochen berät das Team regelmäßig. Und einige der weltweit führenden Endoskopiehersteller sind ebenfalls im Bundesland Baden-Württemberg ansässig.
