{"id":32923,"date":"2022-08-24T08:41:59","date_gmt":"2022-08-24T06:41:59","guid":{"rendered":"https:\/\/php8.plastv.de\/?p=32923"},"modified":"2022-08-23T14:21:38","modified_gmt":"2022-08-23T12:21:38","slug":"vdi-vde-5596-fertigungsgerechte-optikentwicklung","status":"publish","type":"post","link":"https:\/\/plas.tv\/?p=32923","title":{"rendered":"VDI\/VDE 5596 \u201eFertigungsgerechte Optikentwicklung\u201c"},"content":{"rendered":"

Die Simulation der optischen Eigenschaften von Kunststoff-Freiformoptiken f\u00fcr LED-Beleuchtungen hat eine zentrale Rolle bei der Beleuchtungsentwicklung. Mit Simulationen lassen sich unterschiedliche Varianten eines Designs bewerten, ohne dass physische Prototypen hergestellt und getestet werden m\u00fcssen. F\u00fcr aussagekr\u00e4ftige Simulationen der optischen Eigenschaften von Freiformoptiken sind detaillierte und pr\u00e4zise optische Materialparameter des Kunststoffs genauso wichtig wie eine Spezifikation der Oberfl\u00e4chenrauheit. Hier helfen zwei neue VDI\/VDE-Richtlinien nun weiter.<\/strong>In LED-Beleuchtungen sorgen Freiformoptiken f\u00fcr das richtige Licht. Bild: Erik Marquardt, VDI e.V.<\/p>\n

Die Optiken von LED-Beleuchtungen sind \u2013 im Gegensatz zu den \u00fcblicherweise sph\u00e4rischen Glaslinsen in Kameras, Mikroskopen und Teleskopen \u2013 meist Freiformoptiken aus Kunststoff. Die Fertigung zum Beispiel im Spritzgussverfahren l\u00e4sst deutlich mehr geometrische Formen und Oberfl\u00e4chenstrukturen zu, als die konventionelle Fertigung optischer Glaslinsen. Mit den Freiheitsgraden bei der Geometriegestaltung und der Materialauswahl geht die Herausforderung einher, hiermit die gew\u00fcnschte Beleuchtungswirkung zu erreichen: Ein kontrastreiches und scharfes Bild eines Projektors verr\u00e4t fast nichts \u00fcber den inneren Aufbau des im Projektor verbauten Objektivs. Entsprechend gibt eine genaue Spezifikation der Lichtwirkung, die eine Beleuchtung erzielen soll, kaum einen Hinweis darauf, wie die Optik der LED-Beleuchtung zu gestalten ist, um diese Wirkung zu erzielen.<\/p>\n

Simulationen des optischen Verhaltens spielen im Entwicklungsprozess von Freiform-Kunststoffoptiken, wie sie beispielsweise in LED-Beleuchtungen eingesetzt werden, eine zentrale Rolle. Es ist offensichtlich, dass Simulationen nur dann praxistaugliche Ergebnisse liefern k\u00f6nnen, wenn die Kenndaten des verwendeten Kunststoffmaterials pr\u00e4zise genug sind und wenn die Angaben zur Oberfl\u00e4chenrauheit aus der Simulation in Spezifikationen f\u00fcr den Formenbau \u00fcbertragen werden k\u00f6nnen. Bei guter Beschreibung der tats\u00e4chlichen Abbildungseigenschaften durch die Optiksimulation k\u00f6nnen diese Ergebnisse die Basis f\u00fcr eine rechnergest\u00fctzte Designoptimierung bilden. Dies ist ein entscheidender Hebel, um Iterationszyklen mit dem Bau von Prototypen im Entwicklungsprozess zu reduzieren. So lassen sich Entwicklungszeiten und -kosten verringern und bessere Produkte schneller an den Markt bringen. Die beiden neuen Richtlinien der Reihe VDI\/VDE 5596 \u201eFertigungsgerechte Optikentwicklung\u201c<\/a> setzen da an, wo bisher wichtige Voraussetzungen f\u00fcr realit\u00e4tsnahe Optiksimulationen fehlten:<\/p>\n

VDI\/VDE 5596 Blatt 2 widmet sich den optischen Oberfl\u00e4chen. Bislang wurden Oberfl\u00e4chen f\u00fcr Beleuchtungsoptiken oft nicht hinreichend pr\u00e4zise spezifiziert, sondern lediglich mit dem einfachen Hinweis auf \u201eoptische Qualit\u00e4t\u201c oder \u201ediffus\u201c versehen. Diese unpr\u00e4zisen Vorgaben mussten f\u00fcr die Lastenhefte des Formenbaus in Rauheitsspezifikationen \u00fcbertragen werden. Dabei wurden teils ungeeignete Rauheitskenngr\u00f6\u00dfen verwendet. Die im September 2022 erschienene Richtlinie stellt nun geeignete Vorgehensweisen zur Spezifikation der Rauheit optischer Oberfl\u00e4chen von Kunststoffoptiken vor, wobei der gesamte Bereich von optisch glatten, nicht streuenden bis zu streuenden, optisch rauen Oberfl\u00e4chen abgedeckt wird. Es werden Methoden zur Modellierung und Vermessung dieser Oberfl\u00e4chen wie zum Beispiel durch eine BSDF beschrieben.<\/p>\n

Die zeitgleich mit Blatt 2 ver\u00f6ffentlichte Richtlinie VDI\/VDE 5596 Blatt 3 legt Mindestanforderungen an die technische Spezifikation der optischen Materialeigenschaften fest, damit diese f\u00fcr das Optikdesign sinnvoll genutzt werden k\u00f6nnen. Sie beschreibt Messverfahren, mit denen die relevanten Kenngr\u00f6\u00dfen ermittelt werden k\u00f6nnen. Dabei werden jeweils transparente und volumenstreuende Materialien ber\u00fccksichtigt.<\/p>\n

Beide Richtlinien sind in einer zweisprachigen Ausgabe (deutsch\/englisch) erschienen und werden \u00fcber den Beuth-Verlag vertrieben (www.beuth.de<\/a>).<\/p>\n

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