Beschreibung
Die Planarisierung von Lichtwellenleitern ist ein aktuelles Forschungsthema und stellt den nächsten Schritt in Richtung hochintegrierter optischer Lösungen dar. Optische Lichtwellenleiter ermöglichen im Vergleich zu elektrischen Leitern eine höhere Datenübertragungsrate sowie Bandbreite und sind unempfindlich gegenüber elektromagnetischen Störfeldern. Ihre Integration in Substratoberflächen ermöglicht ihren kombinierten Einsatz für die Kommunikation und für messtechnische Aufgaben. In dieser Arbeit wird ihr Einsatz im Maschinenbau im Allgemeinen und auf der Oberfläche einfacher metallischer Bauteile im Besonderen erforscht. Eine Integrationsstrategie hierfür wird vorgestellt und untersucht. Basierend auf den Ergebnissen der Untersuchungen wird ein aufbau- und verbindungstechnisches Modul nach der Entwicklungsmethodik von mechatronischen Systemen entworfen. Das Modul lässt sich in Standardmaschinen der Produktionstechnik, wie Portal- oder Industrieroboter, implementieren. Dadurch können bestehende Fertigungslinien im Maschinenbau um den neuem Arbeitsschritt der Oberflächenintegration von Lichtwellenleitern ergänzt werden. In modernen Maschinen und im Rahmen von Industrie 4.0 werden zunehmend mechanische Bauteile mit Sensorelementen ausgestattet. Die Sensorik befähigt das Bauteil, im Einsatz relevante Prozessdaten aus seiner Umgebung zu erfassen und an die Maschinenperipherie weiterzuleiten. Die Daten dienen zur Optimierung der Bauteile und der Prozesse sowie zur Veranlassung einer vorausschauenden Wartung (engl. predictive maintenance). Die mit dem Modul hergestellten oberflächenintegrierten Lichtwellenleiter übernehmen in diesem Zusammenhang die Aufgabe der Datenübertragung zwischen den Sensorelementen auf dem Bauteil und der Peripherie.
