Die Entwicklung von POF-Seitenlichtfasern – das Projekt MOPF (1)

Zwischen 2007 und 2009 war unsere HarzOptics GmbH – gemeinsam mit der Hochschule Harz, der tti GmbH Magdeburg sowie der DieMount GmbH Wernigerode – im Rahmen des durch das Land Sachsen-Anhalt über die IB LSA geförderten Forschungsprojekts MOPF (Multifunktionale Optische PolymerFasern) an der Entwicklung von polymeren Seitenlichtfasern beteiligt. Bei derartigen Seitenlichtfasern handelt es sich um transparente Lichtwellenleiter, die durch sie geführtes Licht gleichmäßig zu allen Seiten austreten lassen, so dass sie für die indirekte Beleuchtung eingesetzt werden können. Aufgrund einer Reihe von prozeduralen Verzögerungen haben wir den Abschlussbericht für das längst abgeschlossene Vorhaben allerdings erst vor einigen Monaten fertigstellen können.

Im Sinne einer maximalen Transparenz im Umgang mit öffentlichen Mitteln werde ich Teile dieses Berichts – natürlich unter Ausblendung zumindest einiger sensibler Daten wie etwa Personalkosten oder Geschäftsergebnisse – im Rahmen einer mehrteiligen Artikelserie hier im Blog einstellen, um allen Interessierten einen tieferen Einblick in das Projekt zu gestatten, als man ihn üblicherweise bei öffentlich geförderten F&E-Vorhaben bekommen würde. Beginnen möchte ich heute mit der Darstellung der Aufgaben, mit denen sich unser Institut im Rahmen des Vorhabens auseinanderzusetzen hatte.

Von HarzOptics (mit-)entwickelte POF-Seitenlichtfasern, die etwa in der indirekten Beleuchtung eingesetzt werden können.

Das Ziel von MOPF bestand – wie eingangs bereits erwähnt – in der Entwicklung sehr dünner (Durchmesser < 3mm) polymeroptischer Fasern (Polymer Optical Fibres, POF) mit seitlicher Abstrahlung (nachfolgend auch als SLF abgekürzt). Primärer Einsatzbereich solcher Seitenlichtfasern sind einfache Beleuchtungsapplikationen wie beispielsweise die Konturbeleuchtung von Treppenstufen, aber auch thermisch neutrale Beleuchtung (etwa für Museumsvitrinen oder aber bei Explosionsgefahr). Die Aufgabe der HarzOptics GmbH im Rahmen von MOPF bestand – neben der Erarbeitung eines Vermarktungskonzepts – in der Entwicklung der für eine erfolgreiche Produktion erforderlichen Mess- und Testverfahren mit dem Ziel der späteren wirtschaftlichen Verwertung des dabei gewonnenen messtechnischen Know-Hows. Insbesondere diese drei Arbeitspakete waren durch HarzOptics zu erbringen:

Anforderungs- und Marktanalyse: Im Rahmen einer umfassenden Recherche wurde vor Beginn der ersten Versuche eruiert, welche physikalischen und technischen Eigenschaften die Fasern aus Sicht potenzieller Anwender besitzen sollten bzw. wie diese Eigenschaften messtechnisch erfasst werden können. Darüber hinaus wurde ermittelt, welche Arten von Seitenlichtfasern bereits am Markt erhältlich sind und wofür diese eingesetzt werden bzw. welche alternativen Einsatzmöglichkeiten (und damit Marktnischen) noch existieren. Als primäre Quelle dienten hierfür neben dem Internet vor allem die Datenbanken des Deutschen Patent- und Markenamtes sowie geschäftliche Kontakte zu Unternehmen aus der Photonik-Branche. Im Rahmen von Workshops und Präsentationen wurden die Projektpartner regelmäßig über den Stand der Recherchen informiert und in die Suche nach Vermarktungsideen einbezogen.

Konzeption und Aufbau von zwei optischen Messvorrichtungen: Um die bei der tti GmbH hergestellten Fasern hinsichtlich ihrer optischen Eigenschaften vermessen und testen zu können, wurden zwei geeignete Messvorrichtungen entwickelt. Die einfachere von beiden (der Rückschneidemessplatz) ermöglicht die Messung der Dämpfung (d.h. des Lichtverlusts) bei unterschiedlichen Faserlängen und -typen. Der komplexere Messplatz dient der Erfassung der Abstrahlcharakteristika, d.h. der Feststellung, inwiefern das Licht gleichmäßig zu allen Seiten über die gesamte Länge der Faser austritt. Auch hier können unterschiedliche Faserlängen und -typen vermessen werden. Erarbeitet wurden weiterhin Messvorschriften und -protokolle, die eine standortunabhängig einheitliche und damit auch vergleichbare Messung gewährleisten.

Beispiel für eine von HarzOptics durchgeführte Seitenlichtfaser-Dämpfungsmessung im roten Wellenlängenbereich.

Durchführung von Testmessungen: Mit Hilfe der beiden Messvorrichtungen sowie unter Beachtung der im Rahmen einer Literaturstudie recherchierten Messverfahren und Messnormen wurde durch HarzOptics eine Reihe von Versuchsmessungen an von der tti GmbH gelieferten Seitenlichtfasern vorgenommen, und die Ergebnisse mit den zuvor gemeinschaftlich festgelegten Anforderungskriterien verglichen. Die vermessenen Fasertypen unterschieden sich dabei insbesondere hinsichtlich ihrer chemischen Zusammensetzung sowie der Geschwindigkeit des Extrudiervorgangs. Insgesamt wurden mehr als 30 SLF-Typen durch HarzOptics charakterisiert, weitere Vermessungen erfolgten im Rahmen einer Testproduktion bei der Novoplast GmbH in Halberstadt.

Im zweiten Artikel dieser Blogserie werden wir in den nächsten Tagen einen Blick auf die wesentlichen Ergebnisse dieser Vermessungen werfen, bevor wir uns im dritten und letzten Artikel dem Aufbau der beiden bereits angesprochenen optischen Messaufbauten widmen.