Auch 3D-Druck-Technologie kann einen Beitrag zum Thema autonomes Fahren leisten
Zu den großen Trendthemen des Jahres 2017 gehört eindeutig das selbstfahrende Auto, genauer gesagt: Die verschiedenen Konzepte zum Themenkomplex autonomes Fahren. So ist zweifellos davon auszugehen, dass uns durch diese Innovation in den kommenden Jahren tiefgreifende Veränderungen im Bereich der Mobilität bevorstehen werden.
Welche Auswirkungen diese Entwicklungen auf die 3D-Druck-Nutzung haben dürften möchten wir Ihnen heute an einem konkreten Beispiel verdeutlichen.
Autonomes Fahren erfordert einen Rundum-Sensor
Eine unabdingbare Voraussetzung für jedes selbstfahrende Auto besteht selbstverständlich darin, dass eine solche Maschine alles, was um sie herum geschieht (und ggf. blitzschnelle Reaktionen erfordert) mindestens so gut sieht, wie dies ein menschlicher Fahrer tun würde. Für dieses Problem haben Physiker der Universität Stuttgart nun eine elegante Lösung gefunden und mit Hilfe von 3D-Druck-Technologie umgesetzt.
Vorbild Adlerauge
Der Rundum-Sensor, den Simon Thiele vom Institut für Technische Optik und seine Kollegen um Harald Giessen vom 4. Physikalischen Institut an der Universität Stuttgart für diesen Zweck entwickelt haben orientiert sich am Auge des Adlers, welches auf kleiner Fläche nachgebildet wird. Immerhin sind Adler in der Lage, eine Maus aus drei Kilometern Höhe auf einer Wiese zu erkennen und dies bei einem so weitem Sichtfeld, dass sie zugleich auch seitliche Bewegung exakt wahrnehmen können.
Der Grund für diesen sprichwörtlichen Adlerblick: Adler haben extrem viele Sehzellen in der zentralen Fovea, einer Einsenkung im Zentrum des Gelben Flecks, dem Bereich des schärfsten Sehens. Und damit nicht genug besitzt das Adlerauge an dessen Rand sogar noch eine zweite Fovea an seinem Rand, die für scharfe Sicht nach allen Seiten sorgt.
Wie man den Adlerblick kopiert
Um diesen Adlerblick zu kopieren haben die Stuttgarter Forscher einen hochauflösenden CMOS-Chip mit ganzen Satz Mikro-Objektivlinsen bedruckt, und zwar so, dass diese verschiedene Brennweiten und Sichtfelder haben. Die Brennweite der kleinsten Linse entspricht dabei einem Weitwinkelobjektiv, während die beiden folgenden ein mittleres Sichtfeld bieten. Die größte Linse hat schließlich eine sehr lange Brennweite und ein kleines Sichtfeld, im Stil eines typischen Teleobjektivs.
3D-Druck des Linsensystems
Die Herstellung dieses besonderen Linsensystems erfolgt mittels sogenannten Zweiphotonen-Polymerisation. In diesem 3D-Druckverfahren, bei dem zwei Photonen aus einem roten Femtosekunden-Laserpuls im Fotolack absorbiert werden, druckt der Printer das Linsensystem passgenau direkt auf den CMOS-Chip. Die beiden Photonen wirken dabei wirken wie ein blaues Photon, das den Vernetzungsprozess im flüssigen Fotolack in Gang setzt. Mithilfe eines Scanners wird dabei Lage um Lage der Freiform-Linsenstruktur geschrieben.
Weitere Anwendungen
Da dieses Linsensystem sehr klein, d.h. nur wenige Quadratmillimeter groß, könnten neben der Automobilindustrie auch neuartige Minidrohnen von dieser Technologie profitieren.
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