Auslegungsmodell und Konzept fokusvariabler Elastomer-Vollkörperlinsen

Aufgrund ihres monolithischen Aufbaus zeichnen sich Elastomerlinsen durch eine hohe Stabilität und einen großen Handlungsspielraum an möglichen Aperturen und Krümmungen aus. Zudem besteht eine Vielfalt an Wirkprinzipien, eine Elastomerlinse zu verformen und somit ihre Brennweite kontrolliert zu verändern. Vor dem Hintergrund der Potentiale additiver Fertigungsverfahren wird in dieser Arbeit die direkte Implementierung eines magnetischen Deformationsmechanismus in fokusvariable Elastomer-Vollkörperlinsen untersucht. Zunächst werden ein optisches und ein mechanisches Materialmodell eines ausgewählten Silikonwerkstoffs experimentell ermittelt. Basierend auf diesen Daten wird mit Hilfe eines multiphysikalischen Simulationsmodells die optische Wirkung verschiedener Linsengeometrien unter Verformung analysiert. Mit dem Fokus auf additiven Fertigungsverfahren werden Prozessketten zur Herstellung funktionaler Silikonoptiken erarbeitet. Dabei werden sowohl auf Rapid Tooling als auch auf Direct Manufacturing basierende Ansätze verfolgt. Für die direkte Fertigung von funktionalisierten Silikonkörpern wird die Extrusion von ferromagnetischen Partikeln in die tragende Silikonmatrix untersucht. Hierbei werden die Magnetkraft und das Sedimentationsverhalten der Partikel charakterisiert und optimiert.