DE102021003866A1

DE102021003866A1 - Lichtleiter und Verfahren zu dessen Herstellung

Info

Publication number: DE102021003866A1
Application number: DE102021003866.5A
Authority: DE
Inventors: Jan Theo Gerd Siemen; Michael Lahres; Christian Frank Ruprecht Göppner; Alexander Mühleisen
Original assignee: Mercedes Benz Group AG
Current assignee: Mercedes Benz Group AG
Priority date: 2021-07-27
Filing date: 2021-07-27
Publication date: 2023-02-02
Also published as: WO2023006309A1; US20240343006A1; CN117751260A; EP4377603A1; JP2024526970A; KR20240025641A

Abstract

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Herstellung eines Lichtleiters (1), wobei ein Rohling (3) des Lichtleiters (1) durch additive Fertigung erzeugt wird und wobei der Rohling (3) anschließend mit mindestens einem zerspanenden Werkzeug (W) nachbearbeitet wird.Erfindungsgemäß wird der Rohling (3) ausschließlich in mindestens einem Bereich nachbearbeitet, welcher nicht als Lichtauskoppelstelle (2) vorgesehen ist.Des Weiteren betrifft die Erfindung einen Lichtleiter (1).

Description

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Herstellung eines Lichtleiters nach den Merkmalen des Oberbegriffs des Anspruchs 1 und einen Lichtleiter.
Aus dem Stand der Technik sind, wie in der DE 10 2019 111 620 A1 beschrieben, eine Vorrichtung und ein Verfahren zur additiven Fertigung eines dreidimensionalen Objekts aus wenigstens einem Ausgangsmaterial bekannt. Die Vorrichtung weist eine Steuereinrichtung auf, die auf Grundlage von 3D-Daten des Objekts zur Berechnung von Druckbahnen für abzuscheidende Schichten des Ausgangsmaterials eingerichtet ist. Die Vorrichtung weist ferner eine in mehreren Freiheitsgraden bewegliche Aktuatoreinrichtung mit einem Endeffektor und einen an dem Endeffektor befestigten Extruder oder Druckkopf auf, wobei die Aktuatoreinrichtung und der Extruder bzw. Druckkopf mit der Steuereinrichtung kommunikationsverbunden sind, um das Ausgangsmaterial nach Vorgabe der Steuereinrichtung in Abhängigkeit der berechneten Druckbahnen schichtweise aus dem Extruder bzw. Druckkopf abzuscheiden. Die Aktuatoreinrichtung ist in zumindest vier Freiheitsgraden beweglich, wobei die Steuereinrichtung die Druckbahnen unter Berücksichtigung von Bahnabständen, Ausrichtung und/oder Verlauf der abzuscheidenden Schichten auf Grundlage eines Simulationsmodells berechnet, um Bauteileigenschaften des Objekts vorzugeben.
In der DE 10 2014 112 470 A1 wird ein Ausstattungsteil für ein Kraftfahrzeug mit leuchtender Sichtseite beschrieben. Das Ausstattungsteil umfasst einen Träger, eine Verbundfolie und eine Lichtquelle. Die Verbundfolie ist auf dem Träger angeordnet und bildet die Sichtseite des Ausstattungsteils aus. Die Verbundfolie weist eine Lichtleitschicht, eine Streuschicht und zwei Lackschichten auf, so dass von der Lichtquelle erzeugte Lichtstrahlen in die Verbundfolie eingekoppelt werden können und die Sichtseite des Ausstattungsteils mithilfe der Verbundfolie flächig beleuchtet wird.
Der Erfindung liegt die Aufgabe zu Grunde, ein gegenüber dem Stand der Technik verbessertes Verfahren zur Herstellung eines Lichtleiters und einen gegenüber dem Stand der Technik verbesserten Lichtleiter anzugeben.
Die Aufgabe wird erfindungsgemäß gelöst durch ein Verfahren zur Herstellung eines Lichtleiters mit den Merkmalen des Anspruchs 1 und einen Lichtleiter mit den Merkmalen des Anspruchs 6.
Vorteilhafte Ausgestaltungen der Erfindung sind Gegenstand der Unteransprüche.
In einem Verfahren zur Herstellung eines Lichtleiters, insbesondere für ein Fahrzeug, insbesondere für ein Fahrzeugbauteil, wird ein Rohling des Lichtleiters durch additive Fertigung erzeugt und der Rohling anschließend mit mindestens einem zerspanenden Werkzeug nachbearbeitet. Diese Art der Nachbearbeitung wird auch als spanende oder spanabhebende oder materialabhebende oder mechanische Nachbearbeitung bezeichnet.
Erfindungsgemäß wird der Rohling ausschließlich in mindestens einem Bereich nachbearbeitet, welcher nicht als Lichtauskoppelstelle vorgesehen ist. Dieser Bereich erstreckt sich insbesondere über eine gesamte Oberfläche des Rohlings, insbesondere zumindest über eine gesamte Umfangsoberfläche, d. h. Mantelfläche, des Rohlings, mit Ausnahme einer Oberfläche der mindestens einen oder jeweiligen Lichtauskoppelstelle. D. h. der Rohling wird überall dort nachbearbeitet, wo keine Lichtauskoppelstelle vorgesehen ist, und dort, wo eine Lichtauskoppelstelle oder eine jeweilige Lichtauskoppelstelle vorgesehen ist, wird der Rohling nicht nachbearbeitet.
Ein erfindungsgemäßer Lichtleiter, insbesondere für ein Fahrzeug, insbesondere für ein Fahrzeugbauteil, ist mit diesem Verfahren hergestellt. Er weist insbesondere mindestens einen nachbearbeiteten Bereich und mindestens eine vorgesehene Lichtauskoppelstelle auf, welche eine ausschließlich durch additive Fertigung erzeugte Oberfläche aufweist. Der nachbearbeitete Bereich erstreckt sich insbesondere über eine gesamte Oberfläche des Lichtleiters, insbesondere zumindest über eine gesamte Umfangsoberfläche, d. h. Mantelfläche, des Lichtleiters, mit Ausnahme einer Oberfläche der mindestens einen oder jeweiligen Lichtauskoppelstelle.
Die erfindungsgemäße Lösung ermöglicht somit insbesondere eine Erzeugung lokaler Rauheitsunterschiede auf der Oberfläche eines solchen additiv erzeugten Lichtleiters durch eine Einschränkung der Nachbearbeitung. Diese Einschränkung erfolgt, wie im Folgenden noch beschrieben wird, insbesondere über eine oder mehrere vorgegebene geometrische Ausprägungen des Rohlings, welche durch die additive Fertigung erzeugt werden.
Die Funktionsweise des mittels der erfindungsgemäßen Lösung hergestellten Lichtleiters zum Leiten in den Lichtleiter eingekoppelten Lichts innerhalb des Lichtleiters beruht auf dem Prinzip einer Totalreflexion. Zur Erfüllung dieses Prinzips muss eine ausreichend glatte Oberfläche am Lichtleiter vorliegen, welche jedoch durch die additive Fertigung nicht erzielt werden kann. Daher wird der durch additive Fertigung hergestellte Rohling anschließend auf die beschriebene Weise nachbearbeitet, wodurch die Oberfläche des Rohlings derart geglättet wird, dass Totalreflexion stattfindet.
Der Rohling des Lichtleiters weist direkt nach der additiven Fertigung eine Oberfläche auf, die derart rau ist, dass in den Lichtleiter eingekoppeltes Licht hier diffus gestreut wird und folglich nicht im Lichtleiter verbleibt. An der nachbearbeiteten Oberfläche, die ausreichend geglättet ist, findet hingegen keine oder bedeutend weniger diffuse Streuung statt, sondern das Licht wird spekular reflektiert, da durch eine ausreichend glatte Oberfläche die Bedingung für Totalreflexion, d. h. der Grenzwinkel der Totalreflexion, eingehalten werden kann. Entsprechend weist somit der auf die beschriebene Weise nachbearbeitete Bereich des Lichtleiters eine glatte Oberfläche auf und es wird kein Licht ausgekoppelt, während die nicht nachbearbeitete mindestens eine oder jeweilige Lichtauskoppelstelle des Lichtleiters eine durch die additive Fertigung erzeugte raue Oberfläche behält, an der das in den Lichtleiter eingekoppelte Licht durch diffuse Streuung aus dem Lichtleiter ausgekoppelt wird.
Die erfindungsgemäße Lösung ermöglicht somit, insbesondere auf einfache Weise, die Herstellung von Lichtleitern durch additive Fertigung. Durch diese werkzeuglose Fertigung entfallen die sehr hohen Kosten, welche mit einer bisher üblichen Spritzgussherstellung der Lichtleiter und dabei verwendeten aufwändigen Spritzgusswerkzeugen verbunden sind. Die erfindungsgemäße Lösung ist somit wesentlich kostengünstiger, wodurch auch eine Serienfertigung mit kleinen Stückzahlen oder eine Einzelstückfertigung auf wirtschaftlich sinnvolle Weise erfolgen kann.
Die erfindungsgemäße Lösung bietet zudem ein hohes Individualisierungspotential durch stückzahlunabhängige Fertigungskosten.
Durch die erfindungsgemäße Lösung können auf sehr einfache Weise auch komplexe Lichtleitergeometrien hergestellt werden, welche mittels Spritzguss nicht oder nur unter sehr großem Aufwand möglich sind, beispielsweise bionische Strukturen, Hinterschnitte und andere komplexe Geometrien.
Die erfindungsgemäße Lösung, insbesondere die dabei verwendete additive Fertigung, ermöglicht des Weiteren eine vermehrte Funktionsintegration durch Multimaterialstrukturen, beispielsweise durch die Integration des Lichtleiters in ein Bauteil, zum Beispiel in ein Zierteil, insbesondere indem der Rohling des Lichtleiters auf dem Bauteil oder zusammen mit dem Bauteil durch additive Fertigung erzeugt wird. Dadurch wird beispielsweise eine Reduzierung eines für das Bauteil mit dem Lichtleiter benötigten Bauraums ermöglicht. Zudem werden dadurch zusätzliche Designfreiheiten ermöglicht, welche beispielsweise weitere Lichtinnovationen, insbesondere bezüglich des Innenlichts des Fahrzeugs, ermöglichen.
Durch eine Multimaterialfähigkeit der additiven Fertigung können beispielsweise auch Lichtleiter mit farbigen Bestandteilen in der Struktur realisiert werden, um so beispielsweise vorgegebene Farbverläufe zu realisieren.
Zur Auskopplung des Lichts sind bei der beschriebenen Lösung an der mindestens einen oder jeweiligen Lichtauskoppelstelle keine aufwändig zu erzeugenden geometrischen Strukturen mit geringen Formtoleranzen, insbesondere in Form von Prismen, erforderlich, wodurch ein entsprechender Aufwand und daraus resultierende Kosten eingespart werden.
Für die Nachbearbeitung können bei der erfindungsgemäßen Lösung Nachbearbeitungsverfahren eingesetzt werden, bei denen eine Kantenverrundung erfolgt. Solche Kantenverrundungen stellen bei der erfindungsgemäßen Lösung kein Problem dar, im Gegensatz zu den im Stand der Technik bei der Lichtleiterherstellung aufwändig zu erzeugenden geometrischen Strukturen mit geringen Formtoleranzen, die durch solche Nachbearbeitungsverfahren beschädigt werden würden.
Gegenüber den im Stand der Technik zur Lichtauskopplung erzeugten Prismen ist durch die erfindungsgemäße Lösung eine homogenere Lichtverteilung möglich, da diese über eine feine Rauheit der durch die additive Fertigung erzeugten und nicht nachbearbeiteten Oberfläche des Lichtleiters an der mindestens einen oder jeweiligen Lichtauskoppelstelle stattfindet. Dadurch wird das Licht feiner gestreut und auf eine weniger grobe Art und Weise verteilt.
In einer möglichen Ausführungsform wird durch die additive Fertigung des Rohlings an mindestens einem vorgegebenen Abschnitt des Rohlings, an dem die mindestens eine Lichtauskoppelstelle des Lichtleiters vorgesehen ist, oder am jeweiligen vorgegebenen Abschnitt des Rohlings, an dem die jeweilige Lichtauskoppelstelle des Lichtleiters vorgesehen ist, eine Vertiefung derart erzeugt und zur Nachbearbeitung des Rohlings wird mindestens ein zerspanendes Werkzeug verwendet, welches derart ausgebildet ist, dass mindestens ein Oberflächenabschnitt des Rohlings in der Vertiefung mit dem mindestens einen zur Nachbearbeitung des Rohlings verwendeten zerspanenden Werkzeug nicht erreicht werden kann. Beispielsweise wird durch die additive Fertigung des Rohlings an dem mindestens einen vorgegebenen Abschnitt des Rohlings, an dem die mindestens eine Lichtauskoppelstelle des Lichtleiters vorgesehen ist, oder am jeweiligen vorgegebenen Abschnitt des Rohlings, an dem die jeweilige Lichtauskoppelstelle des Lichtleiters vorgesehen ist, die Vertiefung derart erzeugt und zur Nachbearbeitung des Rohlings wird beispielsweise mindestens ein zerspanendes Werkzeug verwendet, welches derart ausgebildet ist, dass eine Öffnung der mindestens einen Vertiefung kleiner ist als eine Größe des mindestens einen zur Nachbearbeitung des Rohlings verwendeten zerspanenden Werkzeugs, insbesondere dass eine Länge und/oder eine Breite und/oder ein Durchmesser und/oder eine lichte Weite der Öffnung der Vertiefung kleiner ist als eine Länge und/oder eine Breite und/oder ein Durchmesser und/oder eine Fläche des mindestens einen zur Nachbearbeitung des Rohlings verwendeten zerspanenden Werkzeugs, und/oder dass eine Tiefe der mindestens einen Vertiefung größer ist als eine Höhe des mindestens einen zur Nachbearbeitung des Rohlings verwendeten zerspanenden Werkzeugs.
Die ausschließlich durch additive Fertigung erzeugte Oberfläche der mindestens einen vorgesehenen Lichtauskoppelstelle oder der jeweiligen vorgesehenen Lichtauskoppelstelle des Lichtleiters befindet sich somit in der durch die additive Fertigung erzeugten Vertiefung.
Die beschriebene Lösung ermöglicht es somit auf besonders einfache Weise, den Rohling ausschließlich in dem Bereich nachzubearbeiten, der nicht als Lichtauskoppelstelle vorgesehen ist, da durch die Ausgestaltung der Vertiefung und des zur Nachbearbeitung verwendeten Werkzeugs sichergestellt ist, dass die Oberfläche des Rohlings in dem als Lichtauskoppelstelle vorgesehenen mindestens einen oder jeweiligen Bereich mittels des verwendeten Werkzeugs nicht nachbearbeitet werden kann. Es müssen somit für die Nachbearbeitung keine zusätzlichen Vorsichtsmaßnahmen ergriffen werden, um sicherzustellen, dass die Oberfläche des Rohlings an der vorgesehenen mindestens einen oder jeweiligen Lichtauskoppelstelle nicht nachbearbeitet wird. Die beschriebene Lösung ermöglicht somit insbesondere die Erzeugung lokaler Rauheitsunterschiede auf der Oberfläche des additiv erzeugten Lichtleiters durch die über eine oder mehrere vorgegebene geometrische Ausprägungen des Rohlings in Form von Vertiefungen erreichte Einschränkung der Nachbearbeitung.
In einer möglichen Ausführungsform des Verfahrens wird der Rohling durch Schleifen, insbesondere Gleitschleifen, und/oder Polieren nachbearbeitet. Das hierfür zur Nachbearbeitung verwendete mindestens eine zerspanende Werkzeug ist somit als mindestens ein Schleifkörper und/oder Polierkörper ausgebildet oder umfasst mindestens einen solchen Schleifkörper und/oder Polierkörper.
Am Lichtleiter ist somit der mindestens eine nachbearbeitete Bereich durch Schleifen und/oder Polieren nachbearbeitet.
Bei derartigen Nachbearbeitungsverfahren, beispielsweise dem Gleitschleifen, wird eine Glättung durch eine Relativbewegung zwischen dem Werkzeug, insbesondere dem Schleifkörper und/oder Polierkörper, und dem Werkstück, hier dem Rohling des Lichtleiters, erreicht. Auf die oben beschriebene Weise wird im hier beschriebenen Verfahren dabei ausschließlich der Bereich der Oberfläche der Werkstückgeometrie des Rohlings geglättet, an dem das Werkzeug, insbesondere der Schleifkörper und/oder Polierkörper, auch entsprechend abgleiten und vorbeigleiten, d. h. entlanggleiten, kann. Da dies auf die oben beschriebene Weise an der vorgesehenen mindestens einen oder jeweiligen Lichtauskoppelstelle nicht möglich ist, wird die Oberfläche des Rohlings des Lichtleiters somit dort nicht nachbearbeitet.
In der oben beschrieben Ausführungsform besteht somit die technische Lösung darin, dass der additiv gefertigte Rohling des Lichtleiters eine Geometrie aufweist, die dazu führt, dass an mindestens einer vorgegebenen Stelle, nämlich der mindestens einen vorgesehenen Lichtauskoppelstelle, oder an mehreren derartigen Stellen, an der Oberfläche des Rohlings des Lichtleiters das zur Nachbearbeitung verwendete mindestens eine Werkzeug, beispielsweise der Schleifkörper und/oder Polierkörper, während der Nachbearbeitung des Rohlings nicht und/oder zumindest nur bedingt wirken kann, und so durch die Geometrie und die darüber festgelegte lokale Variation der Rauheit der Oberfläche, die durch die additive Fertigung erzeugt wurde, die Lichtauskopplung entlang des Lichtleiters gezielt eingestellt werden kann.
Die mindestens eine oder die jeweilige Vertiefung kann beispielsweise als Sackloch, Nut, Ritze oder andere Vertiefung ausgebildet sein. Wie bereits erwähnt, wird sie durch die additive Fertigung des Rohlings erzeugt. Die Öffnung der mindestens einen oder jeweiligen Vertiefung ist vorteilhafterweise kleiner als das zur Nachbearbeitung verwendete mindestens eine Werkzeug, insbesondere der Schleifkörper und/oder Polierkörper. Somit wird die Oberfläche des Rohlings an der jeweiligen Stelle, die als Lichtauskoppelstelle vorgesehen ist, nicht nachbearbeitet, während vorteilhafterweise die restliche Oberfläche des Rohlings nachbearbeitet, insbesondere glattgeschliffen und/oder poliert, wird. Der raue Teil der Oberfläche dient dann als Auskoppelstruktur und bildet somit die Lichtauskoppelstelle des Lichtleiters, und an der übrigen Oberfläche des Lichtleiters findet Totalreflexion statt.
Durch die additive Fertigung des Rohlings wird die Vertiefung oder jeweilige Vertiefung beispielsweise mit konstanten Abmessungen oder mit mindestens einer sich über einen Vertiefungsverlauf verändernden Abmessung erzeugt, beispielsweise mit einer sich verändernden Tiefe und/oder Breite und/oder mit einem sich verändernden Durchmesser und/oder einer sich verändernden lichten Weite. Der Vertiefungsverlauf kann dabei in Längenrichtung und/oder Breitenrichtung und/oder Tiefenrichtung und/oder Umfangsrichtung des Rohlings und somit auch des Lichtleiters ausgerichtet sein.
Am Lichtleiter weist die Vertiefung oder die jeweilige Vertiefung entsprechend beispielsweise konstante Abmessungen oder mindestens eine sich über den Vertiefungsverlauf verändernde Abmessung auf.
Zur Gestaltung einer Struktur der jeweiligen Vertiefung und einer Struktur der jeweiligen Lichtauskoppelstelle sind viele Varianten möglich, es kommen neben einfach geradlinigen Vertiefungen auch viele weitere Geometrien in Betracht.
Die so erzeugte Auskoppelstruktur der Lichtauskoppelstelle oder mehrerer Lichtauskoppelstellen kann insbesondere auch ohne weiteren Aufwand graduell ausgebildet werden. Beispielsweise kann eine unerwünschte ungleichmäßige Abstrahlung des Lichtleiters, die durch Volumenstreuung oder ähnliches bereits ohne Auskoppelstruktur vorliegt, auf diese Weise über einen zu dieser ungleichmäßigen Abstrahlung inversen Gradienten homogenisiert werden. Alternativ oder zusätzlich zur Homogenisierung kann eine graduelle Auskoppelstruktur auch dazu genutzt werden, um einen vorgegebenen Helligkeitsverlauf zu erzielen, zum Beispiel um vorgegebene Bereiche des als Zierteil ausgebildeten und den Lichtleiter umfassenden Bauteils besonders zu inszenieren. Die graduelle Ausbildung der Lichtauskoppelstelle oder mehrerer Lichtauskoppelstellen wird insbesondere durch eine entsprechende Ausbildung der Vertiefung oder mehrerer Vertiefungen erreicht, insbesondere auf die oben beschriebene Weise durch die mindestens eine sich über den Vertiefungsverlauf verändernde Abmessung oder mehrere oder alle Abmessungen der Vertiefung, welche sich über den Vertiefungsverlauf ändern, und/oder durch mehrere Vertiefungen mit sich voneinander unterscheidenden Abmessungen.
Insbesondere durch die additive Fertigung wird es zudem ermöglicht, die Oberfläche des Rohlings an der mindestens einen oder jeweiligen Lichtauskoppelstelle, d. h. im Bereich, der nicht nachbearbeitet wird, und in dem dadurch aufgrund der durch die additive Fertigung erzeugten und bestehenbleibenden Rauheit Licht ausgekoppelt wird, auch auf vorgegebene Weise zu orientieren, d. h. auf vorgegebene Weise auszurichten, insbesondere abweichend von einer umgebenden Oberfläche, insbesondere nachbearbeiteten Oberfläche, des Lichtleiters. Dadurch kann auch eine Richtung des ausgekoppelten Lichts eingestellt werden, insbesondere wenn die Rauheit derart vorliegt, dass neben einer diffusen Lichtauskopplung auch spekulare Anteile vorliegen.
Die additive Fertigung wird auch als 3D-Druck bezeichnet. Die additive Fertigung des Rohlings des Lichtleiters erfolgt beispielsweise durch Photopolymerjetting, durch Stereolithografie oder durch ein Lichtprojektionsverfahren, insbesondere DLP (Digital Light Processing). Mit dem Lichtprojektionsverfahren, insbesondere DLP, wird vorteilhafterweise ein Werkstoff, aus welchem der Rohling erzeugt wird, gezielt bestrahlt und dadurch gezielt ausgehärtet.
Der Lichtleiter kann beispielsweise bereits während seiner Herstellung in ein anderes Bauteil, insbesondere in ein Fahrzeugbauteil, eingebettet werden, d. h. bereits der Rohling des Lichtleiters wird durch die additive Fertigung auf dem anderen Bauteil, insbesondere Fahrzeugbauteil, erzeugt. Alternativ kann beispielsweise vorgesehen sein, dass erst der bereits auf die oben beschriebene Weise fertig hergestellte Lichtleiter in das andere Bauteil, insbesondere Fahrzeugbauteil, eingebettet wird, d. h. darauf und/oder darin angeordnet wird.
Es kann somit vorgesehen sein, dass ein Bauteil, insbesondere Fahrzeugbauteil, mindestens einen solchen Lichtleiter aufweist. Der mindestens eine Lichtleiter ist an und/oder in diesem Bauteil, insbesondere Fahrzeugbauteil, angeordnet, insbesondere eingebettet.
Ausführungsbeispiele der Erfindung werden im Folgenden anhand von Zeichnungen näher erläutert.
Dabei zeigen:

1 schematisch einen Längsschnitt eines Rohlings eines Lichtleiters,
2 schematisch den Rohling aus 1 in einer Draufsicht,
3 schematisch eine Nachbearbeitung des im Längsschnitt dargestellten Rohlings aus 1 und 2,
4 schematisch die Nachbearbeitung gemäß 3 in Draufsicht,
5 schematisch einen Längsschnitt des fertiggestellten Lichtleiters während der Lichtleitung,
6 schematisch den fertiggestellten Lichtleiter während der Lichtleitung in Draufsicht,
7 schematisch einen Längsschnitt einer weiteren Ausführungsform des Lichtleiters,
8 schematisch den Lichtleiter aus 7 in Draufsicht,
9 schematisch einen Längsschnitt einer weiteren Ausführungsform des Lichtleiters,
10 schematisch den Lichtleiter aus 9 in Draufsicht,
11 schematisch einen Längsschnitt einer weiteren Ausführungsform des Lichtleiters,
12 schematisch den Lichtleiter aus 11 in Draufsicht,
13 schematisch einen Längsschnitt einer weiteren Ausführungsform des Lichtleiters,
14 schematisch den Lichtleiter aus 13 in Draufsicht,
15 schematisch einen Längsschnitt einer weiteren Ausführungsform des Lichtleiters,
16 schematisch den Lichtleiter aus 15 in Draufsicht,
17 schematisch einen Längsschnitt einer weiteren Ausführungsform des Lichtleiters,
18 schematisch den Lichtleiter aus 17 in Draufsicht,
19 schematisch einen Längsschnitt einer weiteren Ausführungsform des Lichtleiters, und
20 schematisch den Lichtleiter aus 19 in Draufsicht.

Einander entsprechende Teile sind in allen Figuren mit den gleichen Bezugszeichen versehen.
Anhand der 1 bis 20 werden im Folgenden ein Verfahren zur Herstellung eines Lichtleiters 1 und, insbesondere in den 5 bis 20, Ausführungsformen mittels dieses Verfahrens hergestellter Lichtleiter 1 beschrieben. Der Lichtleiter 1 ist insbesondere ein transparentes oder zumindest transluzentes Bauteil zur Lichtführung.
Der Lichtleiter 1 funktioniert nach dem Prinzip der Totalreflexion und kann so Licht L, welches in den Lichtleiter 1 eingekoppelt wird, entlang einer vorgegeben Geometrie führen, wie in 5 gezeigt. Die Geometrie ist beispielsweise durch ein hier nicht dargestelltes Bauteil vorgegeben, auf welchem der Lichtleiter 1 angeordnet ist. Neben einer Lichtführung soll aber auch, meist an definierten Stellen des Bauteils, eine gezielte Lichtauskopplung in eine umgebende Struktur erfolgen, wie ebenfalls in 5 gezeigt. Der Lichtleiter 1 weist somit vorteilhafterweise mindestens eine Lichtauskoppelstelle 2 auf, an welcher das Licht L wieder ausgekoppelt wird, im Beispiel gemäß 5 diffus.
Beispielsweise zur Realisierung bestimmter Innenlichtkonzepte für Fahrzeuge wird bisher häufig auf spritzgegossene Lichtleiter zurückgegriffen. Zur Lichtauskopplung sind dann Prismen vorgesehen, die dazu führen, dass der Grenzwinkel der Totalreflexion gezielt unterbrochen wird und Licht L ausgekoppelt wird.
In der im Folgenden beschriebenen Lösung wird ein anderer Ansatz zur Lichtauskopplung und eine damit verbundene andere Herstellung des Lichtleiters 1 beschrieben. Diese Lösung kann bisher verwendete Lösungen beispielsweise ersetzen oder komplementär ergänzen und insbesondere dann zum Einsatz kommen, wenn eine Auskopplung über Prismen nur schwer zu realisieren ist.
Dies ist insbesondere bei der hier beschriebenen anderen Herstellung des Lichtleiters 1 durch eine additive Fertigung der Fall, da diese additive Fertigung eine Nachbearbeitung der Oberfläche des Lichtleiters 1 erfordert, um die Totalreflexion zu ermöglichen. Durch diese nachgeschaltete Nachbearbeitung findet eine Abrundung von Bauteilkanten statt, sodass hierdurch Restriktionen der realisierbaren Geometrien bezüglich Prismen vorliegen.
Die nachfolgend beschriebene Methode zur Lichtauskopplung eignet sich daher insbesondere für additiv erzeugte Lichtleiter 1. Mit ihr kann lokal eingestellt werden, an welchen Stellen eine Auskopplung von Licht L erfolgt, d. h. eine jeweilige Lichtauskoppelstelle 2 kann vorgegeben werden und durch die im Folgenden beschriebene Herstellung des Lichtleiters 1 erzeugt werden.
Mit der im Folgenden beschriebenen Lösung wird somit eine gezielte Auskopplung von Licht L an einer jeweils vorgesehenen Lichtauskoppelstelle 2 in transparenten oder zumindest transluzenten, insbesondere additiv gefertigten, Lichtleitern 1 ermöglicht, ohne hierbei Geometrien, insbesondere Prismen, zu verwenden, die hohe Ansprüche an eine nachgeschaltete Nachbearbeitung stellen.
Insbesondere wird es durch die beschriebene Lösung ermöglicht, derartige Lichtleiter 1 auf einfache und kostengünstige Weise durch die additive Fertigung herzustellen. Dies wäre sonst nur unter größerem fertigungstechnischem Aufwand möglich.
Durch die beschriebene Lösung wird zudem ein weiteres Problem additiv gefertigter Lichtleiter 1 gelöst. Solche Lichtleiter 1 strahlen aufgrund einer zum Teil hohen Volumenstreuung Licht L über ihre Mantelfläche ab. Diese tritt stärker und weniger gleichmäßig auf als bei konventionell spritzgegossenen Lichtleitern. Die Abstrahlung verläuft insbesondere exponentiell über die Längsrichtung. Die hier beschriebene Lösung kann auch dieses Problem lösen und eine homogene Abstrahlung herbeiführen.
Wie bereits erwähnt, funktionieren die hier beschriebenen Lichtleiter 1 grundsätzlich nach dem Prinzip der Totalreflexion. Zur Erfüllung dieses Prinzips müssen ausreichend glatte Oberflächen vorliegen. Werden diese mit dem verwendeten Fertigungsverfahren nicht erzielt, können Nachbearbeitungsverfahren zum Einsatz kommen, die es erlauben, die Oberfläche derart zu glätten, dass Totalreflexion stattfindet, wie in 5 gezeigt. Eine solche Nachbearbeitung ist meist bei der Realisierung additiv gefertigter Lichtleiter 1 erforderlich. Dies wird für die im Folgenden beschriebene Lösung genutzt.
Im Verfahren zur Herstellung des Lichtleiters 1 ist daher vorgesehen, dass ein beispielhaft in den 1 bis 4 dargestellter Rohling 3 des Lichtleiters 1 durch additive Fertigung erzeugt wird, beispielsweise durch Photopolymerjetting, durch Stereolithografie oder durch ein Lichtprojektionsverfahren, insbesondere DLP (Digital Light Processing), und der Rohling 3 anschließend mit mindestens einem zerspanenden Werkzeug W nachbearbeitet wird, wie beispielhaft und schematisch stark vereinfacht in den 3 und 4 gezeigt.
Der Rohling 3 weist direkt nach dem eigentlichen additiven Fertigungsschritt eine Oberfläche auf, die derart rau ist, dass das Licht L hier diffus gestreut wird und folglich nicht im Lichtleiter 1 verbleibt. An bearbeiteten Oberflächen, die ausreichend geglättet sind, findet hingegen keine oder bedeutend weniger diffuse Streuung statt, sondern das Licht L wird spekular reflektiert, da durch eine ausreichend glatte Oberfläche die Bedingung für Totalreflexion, d. h. der Grenzwinkel der Totalreflexion, eingehalten werden kann.
Entsprechend weisen somit nachbearbeitete Stellen des Lichtleiters 1 eine glatte Oberfläche auf, nämlich eine durch die Nachbearbeitung geglättete Oberfläche gO, und es wird kein Licht L ausgekoppelt, während nicht nachbearbeitete Stellen des Lichtleiters L eine raue Oberfläche rO behalten, nämlich die durch die additive Fertigung des Rohlings 3 ausgebildet raue Oberfläche rO, an der das Licht L durch diffuse Streuung aus dem Lichtleiter 1 auskoppeln kann.
Im Verfahren zur Herstellung des Lichtleiters 1 ist daher vorgesehen, dass der Rohling 3 ausschließlich in mindestens einem Bereich nachbearbeitet wird, welcher nicht als Lichtauskoppelstelle 2 vorgesehen ist. Dieser Bereich erstreckt sich insbesondere über eine gesamte Oberfläche des Rohlings 3, insbesondere zumindest über eine gesamte Umfangsoberfläche, d. h. Mantelfläche, des Rohlings 3, mit Ausnahme einer Oberfläche der mindestens einen oder jeweiligen Lichtauskoppelstelle 2. D. h. der Rohling 3 wird überall dort nachbearbeitet, wo keine Lichtauskoppelstelle 2 vorgesehen ist, und dort, wo eine Lichtauskoppelstelle 2 oder eine jeweilige Lichtauskoppelstelle 2 vorgesehen ist, wird der Rohling 3 nicht nachbearbeitet.
Um dies auf besonders einfache und sichere Weise zu ermöglichen, wird, wie in den 1 bis 20 gezeigt, beispielsweise durch die additive Fertigung des Rohlings 3 an mindestens einem vorgegebenen Abschnitt des Rohlings 3, an dem die mindestens eine Lichtauskoppelstelle 2 des Lichtleiters 1 vorgesehen ist, oder am jeweiligen vorgegebenen Abschnitt des Rohlings 3, an dem die jeweilige Lichtauskoppelstelle 2 des Lichtleiters 1 vorgesehen ist, eine Vertiefung 4 derart erzeugt und zur Nachbearbeitung des Rohlings 3 wird mindestens ein zerspanendes Werkzeug W verwendet, welches derart ausgebildet ist, dass mindestens ein Oberflächenabschnitt des Rohlings 3 in der Vertiefung 4 mit dem mindestens einen zur Nachbearbeitung des Rohlings 3 verwendeten zerspanenden Werkzeug W nicht erreicht werden kann.
Beispielsweise wird durch die additive Fertigung des Rohlings 3 an dem mindestens einen vorgegebenen Abschnitt des Rohlings 3, an dem die mindestens eine Lichtauskoppelstelle 2 des Lichtleiters 1 vorgesehen ist, oder am jeweiligen vorgegebenen Abschnitt des Rohlings 3, an dem die jeweilige Lichtauskoppelstelle 2 des Lichtleiters 1 vorgesehen ist, die Vertiefung 4 derart erzeugt und zur Nachbearbeitung des Rohlings 3 wird beispielsweise mindestens ein zerspanendes Werkzeug W verwendet, welches derart ausgebildet ist, dass eine Öffnung der mindestens einen Vertiefung 4 kleiner ist als eine Größe des mindestens einen zur Nachbearbeitung des Rohlings 3 verwendeten zerspanenden Werkzeugs W, insbesondere dass eine Länge und/oder eine Breite und/oder ein Durchmesser und/oder eine lichte Weite der Öffnung der Vertiefung 4 kleiner ist als eine Länge und/oder eine Breite und/oder ein Durchmesser und/oder eine Fläche des mindestens einen zur Nachbearbeitung des Rohlings 3 verwendeten zerspanenden Werkzeugs W, und/oder dass eine Tiefe der mindestens einen Vertiefung 4 größer ist als eine Höhe des mindestens einen zur Nachbearbeitung des Rohlings 3 verwendeten zerspanenden Werkzeugs W.
Die ausschließlich durch additive Fertigung erzeugte Oberfläche der mindestens einen vorgesehenen Lichtauskoppelstelle 2 oder der jeweiligen vorgesehenen Lichtauskoppelstelle 2 des Lichtleiters 1 befindet sich somit in der durch die additive Fertigung erzeugten Vertiefung 4.
Die beschriebene Lösung ermöglicht es somit auf besonders einfache Weise, den Rohling 3 ausschließlich in dem Bereich nachzubearbeiten, der nicht als Lichtauskoppelstelle 2 vorgesehen ist, da durch die Ausgestaltung der Vertiefung 4 und des zur Nachbearbeitung verwendeten Werkzeugs W sichergestellt ist, dass die Oberfläche des Rohlings 3 in dem als Lichtauskoppelstelle 2 vorgesehenen mindestens einen oder jeweiligen Bereich mittels des verwendeten Werkzeugs W nicht nachbearbeitet werden kann. Es müssen somit für die Nachbearbeitung keine zusätzlichen Vorsichtsmaßnahmen ergriffen werden, um sicherzustellen, dass die Oberfläche des Rohlings 3 an der vorgesehenen mindestens einen oder jeweiligen Lichtauskoppelstelle 2 nicht nachbearbeitet wird. Die beschriebene Lösung ermöglicht somit insbesondere die Erzeugung lokaler Rauheitsunterschiede auf der Oberfläche des additiv erzeugten Lichtleiters 1 durch die über eine oder mehrere vorgegebene geometrische Ausprägungen des Rohlings 3 in Form von Vertiefungen 4 erreichte Einschränkung der Nachbearbeitung.
In einer möglichen Ausführungsform des Verfahrens wird der Rohling 3 durch Schleifen, insbesondere Gleitschleifen, und/oder Polieren nachbearbeitet, wie in den 3 und 4 schematisch stark vereinfacht angedeutet. Das hierfür zur Nachbearbeitung verwendete mindestens eine zerspanende Werkzeug W ist somit als mindestens ein Schleifkörper und/oder Polierkörper ausgebildet oder umfasst mindestens einen solchen Schleifkörper und/oder Polierkörper.
Am Lichtleiter 1 ist somit der mindestens eine nachbearbeitete Bereich durch Schleifen und/oder Polieren nachbearbeitet.
Bei derartigen Nachbearbeitungsverfahren, beispielsweise dem Gleitschleifen, wird eine Glättung durch eine Relativbewegung zwischen dem Werkzeug W, insbesondere dem Schleifkörper und/oder Polierkörper, und dem Werkstück, hier dem Rohling 3 des Lichtleiters 1, erreicht. Auf die oben beschriebene Weise wird im hier beschriebenen Verfahren dabei ausschließlich der Bereich der Oberfläche der Werkstückgeometrie des Rohlings 3 geglättet, an dem das Werkzeug W, insbesondere der Schleifkörper und/oder Polierkörper, auch entsprechend abgleiten und vorbeigleiten, d. h. entlanggleiten, kann. Da dies auf die oben beschriebene Weise an der vorgesehenen mindestens einen oder jeweiligen Lichtauskoppelstelle 2 nicht möglich ist, wird die Oberfläche des Rohlings 3 des Lichtleiters 1 somit dort nicht nachbearbeitet.
Die technische Lösung besteht somit vorteilhafterweise darin, dass der additiv gefertigte Rohling 3 des Lichtleiters 1 eine Geometrie aufweist, die dazu führt, dass an mindestens einer vorgegebenen Stelle, nämlich der mindestens einen vorgesehenen Lichtauskoppelstelle 2, oder an mehreren derartigen Stellen, an der Oberfläche des Rohlings 3 des Lichtleiters 1 das zur Nachbearbeitung verwendete mindestens eine Werkzeug W, beispielsweise der Schleifkörper und/oder Polierkörper, während der Nachbearbeitung des Rohlings 3 nicht und/oder zumindest nur bedingt wirken kann, und so durch die Geometrie und die darüber festgelegte lokale Variation der Rauheit der Oberfläche, die durch die additive Fertigung erzeugt wurde, die Lichtauskopplung entlang des Lichtleiters 1 gezielt eingestellt werden kann.
Die mindestens eine oder die jeweilige Vertiefung 4 kann beispielsweise als Sackloch, Nut, Ritze oder andere Vertiefung 4 ausgebildet sein. Wie bereits erwähnt, wird sie durch die additive Fertigung des Rohlings 3 erzeugt. In den 1 bis 20 sind beispielhaft verschiedene Formen von Vertiefungen 4 dargestellt.
Die Vertiefung 4 ist in den 1 bis 6 als eine in Längsrichtung verlaufende Nut mit gleichbleibender Breite und Tiefe ausgebildet, welche im Bereich einer Stirnseite des Lichtleiters 1 endet.
In den 7 und 8 ist die Vertiefung 4 als eine in Längsrichtung verlaufende Nut mit gleichbleibender Tiefe und sich gleichmäßig vergrößernder Breite ausgebildet, welche im Bereich einer Stirnseite des Lichtleiters 1 endet. Dadurch vergrößert sich die Oberfläche der Lichtauskoppelstelle 2 in Richtung dieser Stirnseite zunehmend.
In den 9 und 10 ist die Vertiefung 4 als eine in Längsrichtung verlaufende Nut mit gleichbleibender Tiefe und zunehmend stärker vergrößernder Breite ausgebildet, welche im Bereich einer Stirnseite des Lichtleiters 1 endet. Dadurch vergrößert sich die Oberfläche der Lichtauskoppelstelle 2 in Richtung dieser Stirnseite zunehmend.
In den 11 und 12 sind mehrere Vertiefungen 4, hier fünf Vertiefungen 4, vorgesehen, welche in Querrichtung nebeneinander angeordnet sind und welche jeweils als eine in Längsrichtung verlaufende lange dünne Nut mit gleichbleibender Breite und Tiefe ausgebildet sind, welche im Bereich einer Stirnseite des Lichtleiters 1 endet, wobei die mittlere Vertiefung 4 am längsten ausgebildet ist und die Länge der Vertiefungen 4 in Querrichtung nach außen abnimmt, d. h. die äußeren Vertiefungen 4 sind am kürzesten. Diese Nuten sind insbesondere jeweils als lange dünne Schlitze ausgebildet.
In den 13 und 14 sind mehrere Vertiefungen 4, hier fünf Vertiefungen 4, jeweils sägezahnförmig ausgebildet, d. h. mit einer schrägen Bodenfläche, welche in Längsrichtung des Lichtleiters 1 geneigt ist. Die Vertiefungen 4 sind in Längsrichtung des Lichtleiters 1 hintereinander angeordnet und weisen verschiedene Längen, Breiten und Tiefen auf, wobei die Länge, Breite und Tiefe der im mittleren Bereich des Lichtleiters 1 angeordneten Vertiefung 4 am kleinsten ist und bei der in Richtung der Stirnseite des Lichtleiters 1 jeweils folgenden Vertiefung 4 weiter zunimmt. Die jeweilige Vertiefung 4 ist in Richtung der rechten Stirnseite des Lichtleiters 1 am tiefsten. Hier liegt somit eine graduelle Veränderung von Breite und Tiefe der Vertiefungen 4 und somit der Lichtauskoppelstellen 2, insbesondere von deren wirksamen Lichtauskoppelflächen, vor.
In den 15 und 16 sind ebenfalls mehrere solche sägezahnförmige Vertiefungen 4 vorgesehen, welche hier jedoch alle gleich ausgebildet sind und in Längsrichtung und Querrichtung zueinander versetzt angeordnet sind. Dabei nimmt die Anzahl der Vertiefungen 4 in Richtung der einen Stirnseite des Lichtleiters 1 zu, so dass eine graduelle Vermehrung der Lichtauskoppelstellen 2 und insbesondere von deren wirksamen Lichtauskoppelflächen in Richtung dieser Stirnseite des Lichtleiters 1 erreicht wird.
In den 17 und 18 sind mehrere, hier vier, halbkugelförmige Vertiefungen 4 vorgesehen, wobei die im mittleren Bereich des Lichtleiters 1 angeordnete Vertiefung 4 am kleinsten ist und die Größe der Vertiefungen 4 in Richtung der Stirnseite des Lichtleiters 1 zunimmt. Somit vergrößern sich auch der Radius der Halbkugeln und ebenfalls eine Fläche der jeweiligen Lichtauskoppelstelle 2.
In den 19 und 20 sind mehrere, hier vier, ringförmige Vertiefungen 4 ausgebildet, wobei eine Tiefe und ringförmige Öffnungsbreite der Vertiefung 4 im mittleren Bereich des Lichtleiters 1 am kleinsten ist und in Richtung der Stirnseite des Lichtleiters 1 zunimmt und somit bei der stirnseitigen Vertiefung 4 am größten ist. Die Tiefe der jeweiligen Vertiefung 4 ist am äußeren Ringrand am geringsten und am inneren Ringrand am größten. Ein Durchmesser einer den jeweiligen inneren Ringrand bildenden Mittelsäule ist ebenfalls bei der im mittleren Bereich des Lichtleiters 1 angeordneten Vertiefung 4 am kleinsten und nimmt in Richtung der Stirnseite des Lichtleiters 1 zu und ist somit bei der stirnseitigen Vertiefung 4 am größten. Auch die Oberfläche dieser Mittelsäule der jeweiligen Vertiefung 4 ist nachbearbeitet und somit geglättet, d. h. auch diese Bolzen weisen die geglättete Oberfläche gO auf. Die Mittelsäulen ermöglichen insbesondere eine Verwendung eines kleineren Werkzeugs W zur Nachbearbeitung, insbesondere eines kleineren Schleifkörpers und/oder Polierkörpers. Durch die jeweilige Mittelsäule wird dabei ein Eindringen auch eines solchen kleinen Werkzeugs W in die jeweilige Vertiefung 4 verhindert.
Die Öffnung der mindestens einen oder jeweiligen Vertiefung 4 ist vorteilhafterweise kleiner als das zur Nachbearbeitung verwendete mindestens eine Werkzeug W, insbesondere der Schleifkörper und/oder Polierkörper. Somit wird die Oberfläche des Rohlings 3 an der jeweiligen Stelle, die als Lichtauskoppelstelle 2 vorgesehen ist, nicht nachbearbeitet, während vorteilhafterweise die restliche Oberfläche des Rohlings 3 nachbearbeitet, insbesondere glattgeschliffen und/oder poliert, wird. Der raue Teil der Oberfläche, d. h. die raue Oberfläche rO, dient dann als Auskoppelstruktur und bildet somit die Lichtauskoppelstelle 2 des Lichtleiters 1, und an der übrigen Oberfläche des Lichtleiters 1, d. h. an der geglätteten Oberfläche gO, findet Totalreflexion statt.
Durch die additive Fertigung des Rohlings 3 wird die Vertiefung 4 oder die jeweilige beispielsweise mit konstanten Abmessungen, wie in den 1 bis 6 sowie 11 und 12 gezeigt, oder mit mindestens einer sich über einen Vertiefungsverlauf verändernden Abmessung erzeugt, wie in den 7 bis 10 und 13 bis 20 gezeigt, beispielsweise mit einer sich verändernden Tiefe und/oder Breite und/oder mit einem sich verändernden Durchmesser und/oder einer sich verändernden lichten Weite. Der Vertiefungsverlauf kann dabei in Längenrichtung und/oder Breitenrichtung und/oder Tiefenrichtung und/oder Umfangsrichtung des Rohlings 3 und somit auch des Lichtleiters 1 ausgerichtet sein.
Am Lichtleiter 1 weist die Vertiefung 4 oder die jeweilige Vertiefung 4 entsprechend beispielsweise konstante Abmessungen oder mindestens eine sich über den Vertiefungsverlauf verändernde Abmessung auf.
Zur Gestaltung einer Struktur der jeweiligen Vertiefung 4 und einer Struktur der jeweiligen Lichtauskoppelstelle 2 sind viele Varianten möglich, es kommen neben einfach geradlinigen Vertiefungen 4 auch viele weitere Geometrien in Betracht, wie in den 1 bis 20 beispielhaft gezeigt.
Die so erzeugte Auskoppelstruktur der Lichtauskoppelstelle 2 oder mehrerer Lichtauskoppelstellen 2 kann insbesondere auch ohne weiteren Aufwand graduell ausgebildet werden. Beispielsweise kann eine unerwünschte ungleichmäßige Abstrahlung des Lichtleiters 1, die durch Volumenstreuung oder ähnliches bereits ohne Auskoppelstruktur vorliegt, auf diese Weise über einen zu dieser ungleichmäßigen Abstrahlung inversen Gradienten homogenisiert werden, wie in den Beispielen gemäß den 7 bis 20 gezeigt. Hier nimmt ein Flächeninhalt der einen Lichtauskoppelstelle 2 oder ein gemeinsamer Flächeninhalt der mehreren Lichtauskoppelstellen 2 in Richtung der einen Stirnseite, hier der rechten Stirnseite, des Lichtleiters 1 stetig zu. Die Lichteinkopplung in den Lichtleiter 1 erfolgt dabei vorteilhafterweise über die andere, hier die linke, Stirnseite des Lichtleiters 1.
Alternativ oder zusätzlich zur Homogenisierung kann eine graduelle Auskoppelstruktur auch dazu genutzt werden, um einen vorgegebenen Helligkeitsverlauf zu erzielen, zum Beispiel um vorgegebene Bereiche des als Zierteil ausgebildeten und den Lichtleiter 1 umfassenden Bauteils besonders zu inszenieren. Die graduelle Ausbildung der Lichtauskoppelstelle 2 oder mehrerer Lichtauskoppelstellen 2 wird insbesondere durch eine entsprechende Ausbildung der Vertiefung 4 oder mehrerer Vertiefungen 4 erreicht, insbesondere auf die oben beschriebene Weise durch die mindestens eine sich über den Vertiefungsverlauf verändernde Abmessung oder mehrere oder alle Abmessungen der Vertiefung 4, welche sich über den Vertiefungsverlauf ändern, und/oder durch mehrere Vertiefungen 4 mit sich voneinander unterscheidenden Abmessungen.
Insbesondere durch die additive Fertigung wird es zudem ermöglicht, die Oberfläche des Rohlings 3 an der mindestens einen oder jeweiligen Lichtauskoppelstelle 2, d. h. im Bereich, der nicht nachbearbeitet wird, und in dem dadurch aufgrund der durch die additive Fertigung erzeugten und bestehenbleibenden Rauheit Licht L ausgekoppelt wird, auch auf vorgegebene Weise zu orientieren, d. h. auf vorgegebene Weise auszurichten, insbesondere abweichend von einer umgebenden Oberfläche, insbesondere nachbearbeiteten Oberfläche, des Lichtleiters 1. Dadurch kann auch eine Richtung des ausgekoppelten Lichts L eingestellt werden, insbesondere wenn die Rauheit derart vorliegt, dass neben einer diffusen Lichtauskopplung auch spekulare Anteile vorliegen. Beispiele hierfür sind die sägezahnförmigen Vertiefungen 4 in den 13 bis 16. Hier wird das Licht L beispielsweise schräg ausgekoppelt, hier schräg in Richtung der einen, hier der rechten, Stirnseite des Lichtleiters 1.
ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
Diese Liste der vom Anmelder aufgeführten Dokumente wurde automatisiert erzeugt und ist ausschließlich zur besseren Information des Lesers aufgenommen. Die Liste ist nicht Bestandteil der deutschen Patent- bzw. Gebrauchsmusteranmeldung. Das DPMA übernimmt keinerlei Haftung für etwaige Fehler oder Auslassungen.
Zitierte Patentliteratur

DE 102019111620 A1 [0002]
DE 102014112470 A1 [0003]

Claims

Verfahren zur Herstellung eines Lichtleiters (1), wobei ein Rohling (3) des Lichtleiters (1) durch additive Fertigung erzeugt wird und wobei der Rohling (3) anschließend mit mindestens einem zerspanenden Werkzeug (W) nachbearbeitet wird, dadurch gekennzeichnet, dass der Rohling (3) ausschließlich in mindestens einem Bereich nachbearbeitet wird, welcher nicht als Lichtauskoppelstelle (2) vorgesehen ist.
Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass durch die additive Fertigung des Rohlings (3) an mindestens einem vorgegebenen Abschnitt des Rohlings (3) eine Vertiefung (4) derart erzeugt wird und zur Nachbearbeitung des Rohlings (3) mindestens ein zerspanendes Werkzeug (W) verwendet wird, welches derart ausgebildet ist, dass mindestens ein Oberflächenabschnitt des Rohlings (3) in der Vertiefung (4) mit dem mindestens einen zur Nachbearbeitung des Rohlings (3) verwendeten zerspanenden Werkzeug (W) nicht erreicht werden kann.
Verfahren nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass durch die additive Fertigung des Rohlings (3) an dem mindestens einen vorgegebenen Abschnitt des Rohlings (3) die Vertiefung (4) derart erzeugt wird und zur Nachbearbeitung des Rohlings (3) mindestens ein zerspanendes Werkzeug (W) verwendet wird, welches derart ausgebildet ist, dass eine Länge und/oder eine Breite und/oder ein Durchmesser und/oder eine lichte Weite einer Öffnung der Vertiefung (4) kleiner ist als eine Länge und/oder eine Breite und/oder ein Durchmesser und/oder eine Fläche des mindestens einen zur Nachbearbeitung des Rohlings (3) verwendeten zerspanenden Werkzeugs (W) und/oder dass eine Tiefe der mindestens einen Vertiefung (4) größer ist als eine Höhe des mindestens einen zur Nachbearbeitung des Rohlings (3) verwendeten zerspanenden Werkzeugs (W).
Verfahren nach Anspruch 2 oder 3, dadurch gekennzeichnet, das durch die additive Fertigung des Rohlings (3) die Vertiefung (4) mit konstanten Abmessungen oder mit mindestens einer sich über einen Vertiefungsverlauf verändernden Abmessung erzeugt wird.
Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Rohling (3) durch Schleifen und/oder Polieren nachbearbeitet wird.
Lichtleiter (1), hergestellt mit einem Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche.
Lichtleiter (1) nach Anspruch 6, gekennzeichnet durch mindestens einen nachbearbeiteten Bereich und mindestens eine vorgesehene Lichtauskoppelstelle (2), welche eine ausschließlich durch die additive Fertigung erzeugte Oberfläche aufweist.
Lichtleiter (1) nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, dass sich die ausschließlich durch additive Fertigung erzeugte Oberfläche der mindestens einen vorgesehenen Lichtauskoppelstelle (2) in einer durch die additive Fertigung erzeugten Vertiefung (4) befindet.
Lichtleiter (1) nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, dass die Vertiefung (4) konstante Abmessungen oder mindestens eine sich über einen Vertiefungsverlauf verändernde Abmessung aufweist.
Lichtleiter (1) nach einem der Ansprüche 7 bis 9, dadurch gekennzeichnet, dass der mindestens eine nachbearbeitete Bereich durch Schleifen und/oder Polieren nachbearbeitet ist.