Die Industrie entwickelt derzeit optische Beschichtungen für Anwendungen wie Digitalkameras, Barcode-Scanner, Glasfasersensoren und Kommunikationsnetze sowie biometrische Sicherheitssysteme. Da der Markt zunehmend kostengünstige und leistungsstarke optische Kunststoffkomponenten benötigt, sind neue Beschichtungstechnologien entstanden, um den Anforderungen neuer Anwendungen gerecht zu werden.
Im Vergleich zu Glasoptiken sind Kunststoffoptiken 2- bis 5-mal leichter und eignen sich daher besser für Anwendungen wie Nachtsichthelme, mobile Bildgebungssysteme für den Feldeinsatz sowie wiederverwendbare oder Einweg-Medizinprodukte (z. B. Laparoskope). Darüber hinaus lassen sich Kunststoffoptiken an die jeweiligen Einbauanforderungen anpassen, wodurch die Anzahl der Montageschritte deutlich reduziert und die Herstellungskosten gesenkt werden.
Optische Kunststoffe eignen sich für die meisten Anwendungen im sichtbaren Lichtbereich. Für Anwendungen im nahen UV- und nahen IR-Bereich werden gängige Materialien wie Acryl (ausgezeichnete Transparenz), Polycarbonat (höchste Schlagfestigkeit) und cyclische Olefine (hohe Hitzebeständigkeit und Langlebigkeit, geringe Wasseraufnahme) verwendet. Diese weisen einen Transmissionswellenlängenbereich von 380 bis 100 nm auf. Beschichtungen auf der Oberfläche optischer Kunststoffkomponenten verbessern deren Transmissions- oder Reflexionseigenschaften und erhöhen die Haltbarkeit. Dicke Beschichtungen (typischerweise etwa 1 µm oder dicker) dienen primär als Schutzschichten, verbessern aber auch die Haftung und Festigkeit nachfolgender Dünnschichtbeschichtungen. Zu den Dünnschichtbeschichtungen gehören Siliziumdioxid (SiO₂), Tantaloxid, Titanoxid, Aluminiumoxid, Nioboxid und Hafniumoxide (SiO₂, Ta₂O₅, TiO₂, Al₂O₃, Nb₃O₅ und HfO₂); typische metallische Spiegelbeschichtungen sind Aluminium (Al), Silber (Ag) und Gold (Au). Fluorid oder Nitrid werden selten für Beschichtungen verwendet, da zur Erzielung einer guten Beschichtungsqualität höhere Temperaturen erforderlich sind, die mit den für die Beschichtung von Kunststoffbauteilen erforderlichen niedrigen Wärmeabscheidungsbedingungen nicht vereinbar sind.
Wenn Gewicht, Kosten und Montagefreundlichkeit die wichtigsten Kriterien für die Verwendung optischer Komponenten sind, sind optische Komponenten aus Kunststoff oft die beste Wahl.
Kundenspezifische reflektierende Optik für einen Spezialscanner, bestehend aus einer Anordnung sphärischer und nicht-sphärischer Komponenten (beschichtetes und unbeschichtetes Aluminium).
Ein weiteres gängiges Anwendungsgebiet für beschichtete optische Kunststoffkomponenten sind Brillen. Antireflexbeschichtungen (AR-Beschichtungen) auf Brillengläsern sind mittlerweile weit verbreitet; über 95 % aller Brillen verwenden Kunststoffgläser.
Ein weiteres Anwendungsgebiet für optische Kunststoffkomponenten ist die Luftfahrttechnik. Beispielsweise spielt bei Head-up-Displays (HUDs) das Gewicht der Komponenten eine wichtige Rolle. Optische Kunststoffkomponenten eignen sich ideal für HUD-Anwendungen. Wie viele andere komplexe optische Systeme benötigen auch HUDs Antireflexbeschichtungen, um Streulicht durch Streuemissionen zu vermeiden. Obwohl auch hochreflektierende Metall- und Mehrschicht-Oxidschichten aufgebracht werden können, muss die Industrie kontinuierlich neue Technologien entwickeln, um den Einsatz optischer Kunststoffkomponenten in weiteren neuen Anwendungsbereichen zu ermöglichen.
Veröffentlichungsdatum: 07.11.2022