light+building 2018

•••3••• Interview 3D-Lichtleiterwerden erschwinglich DIEMESSE im Gespräch mit Dr.-Ing. Christoph Baum, Forscher am Fraunhofer IPT Herr Dr. Baum, das Fraunhofer IPT hat serientaugliche Fertigungsver- fahren entwickelt, mit denen sich freigeformte Beleuchtungselemen- te deutlich kostengünstiger als bis- her herstellen lassen. Wie ist dies gelungen? Wir haben dafür neue Methoden zur Herstellung der Formeinsät- ze entwickelt. Lichtleiter, die im Spritzgussverfahren hergestellt werden, gibt es seit vielen Jah- ren. Auch die Herstellung von Formeinsätzen durch Verfahren der Laserstrukturierung gehört zum Stand der Technik. Doch die Auslegung und Fertigung frei- geformter, dreidimensionaler Leuchtelemente war bisher noch nicht ohne Weiteres möglich. Welche Herausforderungen hatten Sie bei dem neuen Verfahren zu meistern? Dreidimensionale Lichtlei- ter erfordern sowohl für die lichttechnische Simu- lation als auch in der Ferti- gung ganz andere Lösungen als flächige Komponenten: Das optische Design lässt sich nicht mehr ohne Wei- teres mit den Algorithmen kommerziell verfügbarer Software entwerfen. Und die mikrooptischen Struk- turen lassen sich mit kon- ventionellen Prozessen auf freigeformter Oberfläche ebenfalls nicht einbringen. Darü- ber hinaus mussten wir neue Da- tenschnittstellen schaffen, die es uns ermöglichten, die Computer- modelle in Fertigungsdaten für die Formwerkzeuge zu überführen, mit denen die leuchtenden Komponenten hergestellt werden. Welche Anwendungsszena- rien sind für die freigeform- ten Beleuchtungselemente denkbar? Freige formte Beleuch - tungselemente werden zurzeit primär von der Automobilindustrie an- gefragt. Schaut man sich das Interieur seines Autos an, so wird man kaum ei- ne ebene Fläche finden. Zukünftig sehen wir aber auch andere Branchen, zum Beispiel die Allgemeinbeleuchtung und die Möbelindustrie, als neue An- wendungsfelder. Auf der Light + Building zeigen Sie zudem den Prototypen einer Tür- einstiegsleiste für Automobile. Was ist das Besondere daran? Der Prototyp der Türeinstiegsleis- te ist tatsächlich auf den ersten Blick nichts anderes als das, was in vielen Autos schon über die Straße fährt. Die Besonderheit ist hier das Verfahren, mit dem wir die Komponenten herstellen. Wir fertigen die Einstiegsleisten mit einem neuen Laserstrukturie- rungsprozess. Damit fallen keine Werkzeugkosten mehr an. Dazu kommt, dass die einzelnen Leisten auch individuell angefer- tigt werden können – und das zu Kosten, die sonst nur bei spritz- gegossenen Komponenten in ex- trem hohen Stückzahlen erreicht werden können. Wir folgen mit dem Demonstrator also dem Trend der „Mass-Customization“, also der individuellen Fertigung zu Kosten der Hochvolumen-Pro- duktion. Intelligente Beleuchtungssyste- me, die sich nahtlos in das De- signkonzept ihrer Umgebung einfügen, waren bislang noch unerschwinglich. Nun zeichnet sich ab, dass diese bald auch für Endanwender bezahlbar wer- den. Das Fraunhofer IPT hat se- rientaugliche Fertigungsverfah- ren entwickelt, mit denen sich freigeformte Beleuchtungsele- mente deutlich kostengünstiger als bisher herstellen lassen. DIE MESSE hat bei Dr.-Ing. Chris- toph Baum nachgefragt. Individuelle Anfertigung Dr.-Ing. Christoph Baum, Abteilungsleiter Präzisionstechnik und Automatisierung, Fraunho- fer-Institut für Produktionstech- nologie Foto: Fraunhofer IPT Flächenlichtleiter mit mikrostrukturierter Folienoptik Foto: Fraunhofer IPT Smart translucent membrane roof and façade elements Cooperative research project “FLEX-G” to focus a switchable total energy transmittance and on exible solar cell integration Solar modules and a variety of energy management systems are well established in small and large buildings to optimize their energy balance both by generating elec- trical energy and by minimizing required power for heating, venti- lation and air conditioning (HVAC). A major trend in modern architec- ture is the use of large transpar- ent and translucent façade and roof elements to make time spent in these buildings more pleasant due to bright and spacious rooms and appearance. When made of glass, these façades and roofs are functionalized with heat reflect- ing coatings to minimize their “g-value”. However, glass is not bendable enough to apply it to vaulted surfaces as design ele- ment in representative buildings such as airports, stadiums, event halls or shopping malls. Furthermore, its high weight lim- its the use of glass for large area roofs or façades without massive, expensive and design-limiting supporting structures. For these applications, fluoropolymers such as ethylene tetrafluoroeth- ylene (ETFE) are an alternative to glass providing a long lifetime and resistance to weathering. A noteworthy example for the use of this material is the roof of the largest shopping mall in Europe (the Dolce Vita Tejo in Lisbon, Por- tugal) with its 5-layer diaphanous cushions comprising 200,000 m² of ETFE. In contrast to glass, fluo- ropolymers are difficult to handle in thin-film coating processes. For this reason, roof and façade ele- ments of membranous material are rarely functionalized yet with energy-saving features such as thermal shielding layers or inte- grated solar modules. Until now, it was not feasible to optimize the energy budget of buildings featur- ing membrane roof and façade surfaces. A consortium of nine in- dustrial and research partners has been formed to change that situa- tion by functionalizing fluoropoly- mer web surfaces with optoelec- tronic components through thin film coating techniques. FLEX-G will investigate processes that allow the deposition of elec- trochromic layer stacks directly on an ETFE film surface. The flex- ibility of the film enables the use of economical, efficient and high throughput roll-to-roll (R2R) fabri- cation processes. At the shopping centre in Lisbon, each roof element provides potential for integration of either solar cells or electrochromic films. Photo: Hightex GmbH Continued from page 1 Innovationen