Zeiss Vision Care, Aalen, Germany
Den besten Durchblick: Mit seinen Innovationen treibt ZEISS die Funktionalität und Qualität der Brille immer weiter in die Höhe. Bühler ist mit seinen Beschichtungsaggregaten Teil dieser einmaligen Entwicklung. Wie mag die Erfolgsstory weitergehen?
Victoria Beckham schwört auf sie und die spanische Leichtathletin Ruth Beitia trug sie bei ihrem Hochsprung-Olympiasieg in Rio 2016: eine Brille mit Gläsern von ZEISS. Wenn es eine Optikweltmarke gibt, die den besten Durchblick garantiert, dann den deutschen Hersteller ZEISS. Was Rolex für Uhren, Rolls-Royce für Autos, Apple für Telefone, Chanel für Parfüms ist, das ist ZEISS für Brillengläser.
Und das zu Recht. Bis heute durchziehen bahnbrechende Innovationen die Geschichte des Unternehmens: Bereits im 19. Jahrhundert entwickelt ZEISS die ersten physikalischen Modelle zur optischen Berechnung von Mikroskopen. 1912 erfindet das Unternehmen die Punktal-Brillenlinse und damit das moderne Präzisions-Brillenglas überhaupt. Im Jahr 1959 folgte die Entspiegelung von Brillengläsern. 1986 macht ZEISS mit der Horizontalsymmetrie Gleitsichtgläser erstmals einfach tragbar. Seit 1992 digitalisiert ZEISS die Augenoptik, zuerst mit einem videobasierten System zur individuellen Vermessung für den perfekten Sitz der Gläser. 2013 bringt das Unternehmen mit DuraVision Platinum das bislang kratzfesteste Glas auf den Markt. Und auch die kundenspezifische Produktion der Gläser hat ZEISS so revolutioniert, dass sie nur noch auf einer Seite bearbeitet werden müssen – was viele Brillenhersteller dieser Welt in Lizenz übernommen haben. ZEISS investiert jährlich 10% des Umsatzes in Forschung und Entwicklung – das schlägt sich im Innovationstempo bei Brillengläsern und augenoptischen Instrumenten nieder.
Je besser wir verstehen, was im Gehirn vor sich geht, desto bessere Brillen können wir bauen.
MARKUS HAIDL, Wissenschaftler bei ZEISS
ZEISS hat massgeblich zur Erfolgsgeschichte der Brille beigetragen. Jährlich verkauft ZEISS 100 Millionen Brillengläser in mehr als 60 Ländern weltweit. Es gibt Sonderausführungen und spezielle Beschichtungen etwa für Autofahrer, Menschen, die am Computer arbeiten, und Sportler – persönlich massgeschneiderte Gläser, die für Auge, Gesicht, Fassung und Lebensstil optimiert sind, tragen das Gütesiegel von ZEISS.
Die Brille ist längst von einer medizinisch verordneten Sehhilfe zu einem industriellen Massen- und Modeprodukt geworden, zu einem Alltagsgegenstand, der auf der Nase sitzt und weit mehr Ansprüche als die einfache Sehkorrektur erfüllt.
Diese Selbstverständlichkeit macht es leicht zu vergessen, welche Bedeutung gutem Sehen zukommt. „Sehen heisst Wissen“, bringt es ZEISS Forscher Markus Haidl auf den Punkt. Bildung, Lebensqualität und Komfort sind ohne klares Sehvermögen undenkbar. Das Sehen ist wohl der wichtigste menschliche Wahrnehmungssinn, denn 80 % aller Informationen nehmen wir über unsere Augen auf.
Ist das Sehen eingeschränkt, fällt das Lernen schwer, die Lebensarbeitszeit ist deutlich verkürzt, die Lebensqualität leidet.
Wie in anderen Bereichen der menschlichen Grundbedürfnisse gibt es auch hier immer noch viele Menschen, denen die Sehhilfe verwehrt bleibt – das sind etwa 625 Millionen Menschen weltweit.
Der Hightech-Charakter der Brille gerät oft leicht in den Hintergrund. Auf den ersten Blick ist ein Kunststoffglas ein durchsichtiges Stück Plastik. Doch gerade die ZEISS Gläser haben es technisch in sich, und das gleich in dreifacher Hinsicht:
Mit dem ZEISS i.Profiler erfasst der Optiker hochpräzise die Fehler des Auges – mit 1500 Messpunkten pro Auge. Ein spezieller Algorithmus – sozusagen die Coca-Cola-Formel des Brillenglasherstellers – errechnet daraus und aus den persönlichen Sehanforderungen die bestmögliche Korrektur der Fehlsichtigkeit und speist die zugehörigen Fertigungsparameter in die Bearbeitungsmaschinen für das Brillenglas an einer der Produktionsstätten in Amerika, Europa oder Asien ein. Das Ergebnis ist ein wirklich massgeschneidertes, individuelles Glas, so einmalig wie ein Fingerabdruck. Die Wirkung ist beeindruckend: „Die Sehleistung bei Dämmerung und in der Nacht ist deutlich verbessert, Autofahrer sind sicherer unterwegs. Farben werden viel intensiver wahrgenommen und alle Seheindrücke sind schärfer und kontrastreicher“, sagt ZEISS Forscher Haidl.
Allein in der Rezeptfertigung im deutschen Aalen fertigt ZEISS jeden Tag bis zu 15’000 individuelle Produkte und der Formungsprozess erfolgt für jedes Brillenglas individuell und nicht in Chargen. Produktion und Logistik laufen so reibungslos wie das Uhrwerk einer Schweizer Uhr. Ausgehend von einem Rohling ist das Glas in zirka 90 Sekunden von einer 5-Achsen-CNC-Bearbeitungsmaschine vollautomatisch geformt und optisch an den künftigen Brillenträger angepasst. Insgesamt umfasst der Herstellungsprozess von der Kalkulation des einzelnen Glases über die Formgebung bis zum Polieren, Tönen und Beschichten mehr als 30 einzelne Stationen.
„Hier spielt die Musik, denn damit unterscheiden wir uns wesentlich von anderen Herstellern“, sagt Haidl. Grundlegende Funktionen wie Entspiegelung oder Kratzfestigkeit gehören längst zum Standardrepertoire der Glashersteller; jetzt geht der Trend hin zu Brillen, die für höchsten Komfort und Sicherheit in jeder erdenklichen Lage entwickelt sind. Zum Beispiel Autofahren: ZEISS hat spezielle Brillengläser entwickelt, die einen Teil des energiereichen blauen Lichts der modernen LED-Scheinwerfer herausfiltern. Dieser Teil des Lichts macht die modernen Leuchten sehr hell – gut für den Fahrer, wird aber von anderen als störend empfunden, etwa bei entgegenkommendem Verkehr. Die Reduktion mit der ZEISS DriveSafe-Beschichtung mindert das Blendungsempfinden und macht so das Fahren bei schlechten Bedingungen angenehmer.
Zum Beispiel Bildschirmnutzer: Die hochauflösenden Bildschirme von Tablets und Smartphones senden Lichtwellen aus, die unserem Gehirn signalisieren, dass es Tag ist. Dies wirkt sich auf die Ausschüttung des Schlafhormons Melatonin aus. Die Brillengläser von ZEISS können die Auswirkungen dieser besonderen Wellenlängen ebenfalls abmildern. Zum Beispiel Kontaktlinsen: Mit EnergizeMe hat ZEISS Brillengläser speziell für Träger von Kontaktlinsen entwickelt. Auch Kontaktlinsenträger nutzen Brillen mehrere Stunden am Tag, um ihre Augen zu erholen. Aufgrund der intensiven Nutzung digitaler Geräte – die einen hohen Anteil blauen Lichts abstrahlen – und der besonderen Sehgewohnheiten von Kontaktlinsenträgern bietet ZEISS dieser Zielgruppe ein Produkt, das für ihre speziellen Sehanforderungen und den digitalen Lebensstil optimiert ist.
Wir müssen sicherstellen, dass die Ergebnisse, die wir mit Prototypen erzielen, in der Grossserienfertigung verlässlich reproduziert werden.
KARL MATL, Bühler Coating Specialist
Das bringt uns zum Thema der Beschichtung: „Die speziellen Funktionen der Brillengläser stellen wir mit Beschichtungen ein“, sagt Haidl. Neben der Formgebung zur optischen Einstellung ist die Beschichtung der entscheidende Prozessschritt in der Brillenglasherstellung – und eine Domäne von Bühler. Nach einem Tauchbad für eine kratzfeste Beschichtung gehen die zuvor formbearbeiteten und polierten Gläser in die Vakuumkammer, in der die Funktionsschichten aufgedampft werden.
In individuellen Schritten werden bis zu neun Einzelschichten aus sechs verschiedenen Materialien aufgebracht. Metalloxide werden im Hochvakuum verdampft und lagern sich auf der Glasoberfläche ab, die mit Ionen vorbehandelt wird und so die Anhaftung der Oxidmoleküle verbessert. Um zusätzlich extrem harte und belastbare Schichten zu erreichen, werden die Beschichtungspakete zusätzlich mit Ionenstrahlung verdichtet. Zusammen sind die Schichten am Ende insgesamt nur noch 400 Nanometer dünn. Das ist ein Hauch von Hightech: Gras wächst in 15 Sekunden um diese Strecke.
„Im Vergleich zu diesen Dimensionen, in denen wir präzise und verlässlich fertigen, ist alles andere trivial“, sagt Bühler Coating Specialist Karl Matl. Die automatisierte Fertigung bedingt, dass bei einem eventuellen Fehler der Produktionsprozess für ein einzelnes Glas von vorn beginnen muss. Gerade wenn am Ende des Prozesses, bei der Beschichtung, nicht alles perfekt verliefe, würde die Belieferung der betroffenen Kunden durch die Neuherstellung verzögert. Bei allein in Aalen mehreren tausend Aufträgen pro Tag ist fehlerfreie Fertigung eine wirkliche Herausforderung.
Mit den SYRUS-Beschichtungsanlagen beherrscht Bühler Leybold Optics die Beschichtungskunst nahezu perfekt. Das Hochleistungsaggregat darf nicht ausfallen, es muss zuverlässig 24 Stunden am Tag die Beschichtungsresultate liefern, welche die Qualität der Brillengläser von ZEISS so einzigartig machen. Der blaue Reflex der ZEISS Gläser erfordert Schichtdickengenauigkeit bis auf den Nanometer genau – das sind nur wenige Atomlagen übereinander.
Seit über zehn Jahren ist ZEISS so zufrieden, dass Bühler zu den bevorzugten Ausrüstern zählt und die SYRUS in allen Produktionsstätten des Brillenglasherstellers zu finden ist. „Bühler ist für uns nicht einfach nur ein Lieferant, sondern ein wirklicher Partner“, erklärt Haidl. Denn es sind nicht nur die Technologien und Maschinen, sondern letztlich die Menschen, die sicherstellen, dass die Forschungs- und Entwicklungsarbeiten auch wirklich in einem effizienten industriellen Prozess auf dem Brillenglas landen. „Und hier nehmen wir Bühler als verlässlichen Partner wahr, der viel Initiative zeigt“, so Haidl weiter.
Vertrauen auf beiden Seiten spielt auch eine entscheidende Rolle. „Wir müssen sicherstellen, dass die Ergebnisse, die wir mit Prototypen erzielen, in der Grossserienfertigung verlässlich reproduziert werden“, sagt Matl. Das erfordert engste Abstimmung zwischen ZEISS und Bühler, vor allem auch in besonderen Situationen. Für die Überführung einer neu entwickelten, funktionalen Beschichtung wie ZEISS DriveSafe sind neue technologische Prozesse und Beschichtungsstandards zu entwickeln – ein Teil des Innovationsprozesses, der gemeinsam zu meistern ist.
Gemeinsam arbeiten wir daran, den Beschichtungsprozess besser kontrollieren und anpassen zu können.
MARKUS HAIDL, ZEISS Forscher
Gelangt die Erfolgsstory der Brille nach über 170 Jahren ZEISS und mehr als 100 Jahren Präzisionsbrillengläser langsam an ihr Ende? Ist das durchsichtige Stück Plastik nicht langsam ausentwickelt? Die Frage lässt ZEISS Forscher Haidl und Bühler Experte Matl sanft lächeln. Es beginnt ganz grundsätzlich damit, dass das Sehen selbst noch nicht vollständig verstanden ist. Die aktuelle Gehirnforschung erlaubt immer tiefere Einblicke, wie wir Menschen uns ausgehend von einem physikalisch objektiven Lichtwellen-Input ein subjektiv-emotionales Bild machen. „Je besser wir verstehen, was im Gehirn vor sich geht, desto bessere Brillen können wir bauen“, sagt ZEISS Forscher Haidl. Am ZEISS Vision Science Lab in Tübingen widmen sich Forscher in enger interdisziplinärer Kooperation mit Universitäten und ausseruniversitären Forschungseinrichtungen diesen fundamentalen Fragen.
Weiter gibt es in der Produktion noch Optimierungspotenzial. „Gemeinsam arbeiten wir daran, den Beschichtungsprozess besser kontrollieren und anpassen zu können“, sagt Haidl. Wenn das gelänge, könnte man noch präziser arbeiten und Fehlerquellen leichter ausschliessen. Aktuell entwickelt Bühler eine noch genauere Messung der nanometerdünnen Schichten. Und auch bei den Funktionen wollen weitere Rätsel entschlüsselt werden. Ganz oben steht das Vermeiden des Beschlagens der Gläser. Nicht nur Wintersportler oder Köche würden es schätzen, wenn die beschlagfreie Brille auf den Markt käme. Alle namhaften Brillenhersteller arbeiten daran – und es wäre kein Zufall, wenn ZEISS unter freundlicher Mitwirkung von Bühler mal wieder als Erster einen neuen Standard setzen würde.
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