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Wie entsteht ein Brillenglas?

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Grundsätzlich gibt es zwei verschiedene Grundmaterialien und zwei verschiedene Herstellungsverfahren. Individuelle Präzisions-Brillengläser – auch Rezeptgläser genannt - werden heute mit ZEISS Freiformtechnologie gefertigt, sowohl für Kunststoff- als auch für Mineralgläser. Sogenannte Lagergläser – vorgefertigte Brillengläser – werden meist im Gussverfahren hergestellt.
 

Anders gesagt: Für einfache, preiswerte Brillen wählt der Optiker meist vorgefertigte Brillengläser aus, etwa für Einstärken- oder Lesebrillen. Die optische Werte dieser Lagergläser sind nicht individuell angepasst, entsprechen aber dem Sehprofil des Brillenträgers. Individuelle Brillengläser werden nach Verschreibung hergestellt. Das heißt, der Optiker misst das persönliche Sehprofil und auf dieser Basis werden die sogenannten Rezeptgläser einzeln berechnet und hergestellt. Diese Unterschiede erklären nicht nur die verschiedenen Lieferzeiten, sondern sind auch maßgeblich für die unterschiedlichen Preise. Am Anfang steht immer der Besuch beim Optiker, die Vermessung der Sehstärke und des individuellen Sehprofils – die sogenannte Refraktion. Doch was passiert eigentlich danach? Wie wird ein modernes, individuelles Brillenglas gefertigt?

  Kunststoff (organisches Material) Mineral
Brillengläser

Einstärken-, Mehrstärken-, Gleitsicht, Spezialgläser

Sonnenbrillengläser

Einstärken, Mehrstärken, Gleitsicht, Spezialgläser

Sonnenbrillengläser

Brechzahl (Indexwert) 1.5 - 1.74 1.5 - 1.92
Individuelle Brillengläser (Rezeptfertigung) Freiformtechnologie

Freifromtechnologie

Schleifen und Polieren

Lagergläser Gussverfahren Gussverfahren und Schleifen
Beschichtung und Veredlung

Hartlack, Entspiegelung, Clean-Coating und weitere Beschichtungen

Färben, Verlaufsfarben und Tönung im Tauchverfahren - alle Farben möglich

Entspiegelung, Clean-Coating und weitere Beschichtungen

Färben, Verlaufsfarben und Tönung im Bedampfungsverfahren - eingeschränkte Farbwahl


Die Fertigung von Rezeptgläsern in zehn Schritten

1// Auftragsvorbereitung

Auftragsvorbereitung

Nachdem der Optiker den individuellen Fertigungsauftrag an ZEISS gesendet hat, beginnt die Auftragsvorbereitung: Zuerst wird das Brillenglas einzeln berechnet und die notwendigen Daten für die Herstellung generiert. Die Daten werden auf einem Chip gespeichert, der in einer Transportbox integriert ist. Aus dem Lager werden die beiden Halbfabrikate – für linkes und rechtes Brillenglas – automatisch entnommen und in der Transportbox abgelegt. Und schon beginnt die Reise: Förderbänder transportieren die Box von Station zu Station.

2// Blocken

Blocken

Das Blocken ist erforderlich, um das Glas in den Werkzeugmaschinen lageorientiert und sicher fest zu halten. Bevor die bereits fertige Vorderseite des Halbfabrikates mit dem Blockstück verbunden wird, kommt ein Schutzlack auf die Glasoberfläche. Als Bindematerial zwischen Glas und Blockstück wird eine niedrigschmelzende Metalllegierung verwendet, das halbfertige Glas wird für die folgende Bearbeitung (Formgebung, Polieren und Gravieren) also „aufgeschweißt“.

3// Formgebung

Formgebung

Bei der ZEISS Freiformtechnologie ist die Vorderseite des Halbfabrikats bereits fertig und optisch wirksam. Auf der Rückseite werden die individuellen Anpassungen des Brillenglasdesigns eingearbeitet, um das individuell bestmögliche Seherlebnis zu schaffen. Diese Formgebung erfolgt In einem automatischen, auf 5-Achsen CNC gesteuerten Bearbeitungsprozess wird in rund 90 Sekunden die Form und die optische Wirkung hergestellt. Die notwendigen Daten für Formgebung werden von einem zentralen Server übermittelt. Die Formgebung umfasst das Abzentrieren auf Durchmesser, das Facettieren mittels Fräsen und das Feindrehen mit einem Naturdiamanten. Die geringe Rauhtiefe nach dem Feindrehen ermöglicht anschließend ein direktes form- bzw. radienerhaltendes Polieren.

4// Polieren und Signieren

Polieren und Signieren

Beim Polieren wird mittels eines eigens entwickeltem „weichen“ Polierprozess in rund 60-90 Sekunden die Fläche so auspoliert, dass keine Bearbeitungsspuren mehr zu sehen sind. Dabei bleibt die zuvor eingearbeitete individuelle Freiformfläche erhalten – ein Qualitätsmerkmal von ZEISS. Und damit auch Optiker und Brillenträger sicher sein können, ein echtes ZEISS Brillenglas zu erhalten, wird jedes Glas mit einem „Z“ lasersigniert. Wer möchte, kann auch seine Initialen eingravieren lassen.

5// Abblocken und Reinigen

Abblocken und Reinigen

In heißem Wasser wird das Blockmetall abgeschmolzen und so das Brillenglas sehr sanft vom Werkstück getrennt, das für die Bearbeitung so wichtig war. Die Metalllegierung wird natürlich für die Wiederverwendung vollständig aufbereitet.
Die sehr feine Reinigung erfolgt in mehreren Schritten in einer Bürstenwaschanlage. Prinzipiell gar nicht so anders als eine Autowaschanlage. Dabei kommen verschiedene Reinigungsmittel, aber auch hochreines Wasser zum Einsatz. Am Ende werden die Gläser getrocknet – mit einem Fön.

6//Färben

Färben

Ob Tönung, Verlaufsfarben, eigene Lieblingsfarbe oder auch medizinisch notwendige Färbung: Kunststoffgläser können individuell nach Kundenwunsch gefärbt werden. Die verwendeten Farben entsprechen denen, die auch für Textilien verwendet werden. Bei einem Tauchbad im Färbebecken dringen die Farben tief in den Kunststoff ein. Bei mineralischen Gläsern werden die Farben in Schichten aus Metalloxiden aufgedampft, hier ist die Auswahl an Farben und Tönungen daher begrenzt.

7// Beschichten

Beschichten

Auf das Kunststoffglas wird im Tauchverfahren ein Lack aufgebracht, um es kratzfest zu machen. Für die unterschiedlichen Kunststoffmaterialien mit verschiedene Brechwerten werden jeweils speziell angepasste Lacke, verwendet. Die Hartschicht ist etwa 2µm dick. Nach einer Ultraschallreinigung werden die reflexmindernden Schichten in Vakuumanlagen aufgedampft. Die Einzelgläser sind dazu in so genannten Kalotten zusammengestellt. Bis zu 9 Einzelschichten umfasst eine moderne Beschichtung – insgesamt ist das Paket etwa 400 nm dick. Die letzte Schicht verleiht dem Glas eine extrem glatte Oberfläche, es wird dadurch besonders schmutz- und wasserabweisend („Lotus Effekt“). Diese Schicht ist nur noch 10 nm dick – soviel wächst Gras in etwa 10 Sekunden.

8// Qualitätssicherung

Qualitätssicherung

Vor der Auslieferung wird jedes Glas einmal komplett durchgeprüft. Zur Qualitätssicherung gehört auch die kosmetische Sichtkontrolle auf Staub, Beschädigungen, die richtige Reflexfarbe. Maschinell wird geprüft, ob jedes einzelne Brillenglas der geforderten Spezifikation entspricht: Brechwert, Achse, Zylinder, Dicke, Design, Durchmesser und anderes mehr. Anhand der Mikrogravur mit dem „Z“ und der Messung der dioptrischen Werte im Durchlicht mit einem elektronischen Scheitelbrechwertmesser wird das Glas so ausgerichtet, das zum Schluss der sogenannte Stempel aufgedruckt werden kann. Dieser ist für den Optiker wichtig, damit er das Glas präzise in die Fassung einarbeiten kann.

9// Versand

Versand

Druck des Lieferscheins, Zuordnung der Brillengläser zum Lieferschein, automatische Verpackung, Beilage der Garantiezertifikate …. Per Barcode werden auch Verpackung und Versand gesteuert. Das automatisches Sortieren der Aufträge in Boxen zur Übergabe an Transportdienstleister ist der letzte Arbeitsschritt bei ZEISS Vision Care. Zweimal täglich werden die versandfertigen Brillengläser mit Luft- oder LKW-Kurier ausgeliefert.

10// Montage

Montage

Die Montage – das sogenannte Einschleifen und Einpassen der Brillengläser in die Brillenfassung – übernimmt wieder der Optiker. Auch hier ist mikrometergenaue Präzision erforderlich, denn falsch zentrierte oder verrutsche Gläser beeinträchtigen das Seherlebnis und können sogar zu sichtbaren Abbildungsfehlern führen. Die Brille wäre dann unbrauchbar.


Lagergläser und Halbfabrikate

Halbfabrikat

Halbfarbrikat

Ausgangspunkt für die Freiformfertigung ist ein Halbfabrikat, auch Puck genannt, weil die Form an einen Eishockey-Puck erinnert. Hergestellt werden sie im Gussverfahren, das auch zur Herstellung sogenannter Lagergläser eingesetzt wird. Die Herstellung der Halbfabrikate erfolgt im sogenannten Gießverfahren. Dabei werden flüssige Ausgangsstoffe (Monomere) in Gießformen gefüllt. Den Ausgangsstoffen werden verschiedene Zusatzstoffe, wie z.B. Initiator und UV-Absorber, beigemengt. Der Initiator startet eine chemische Reaktion, die zur Aushärtung führt, der UV-Absorber erhöht die UV-Absorption der Brillengläser und verhindert ein Vergilben.

Formschalen

Formschalen

Formschale

Zur Herstellung im Gussverfahren sind sogenannte Formschalen notwendig. Die Formschalen sind das Negativ der entstehenden Oberfläche eines organischen Brillenglases. Zwei Formschalen bilden zusammen mit dem Dichtungsring eine Gießform. Der Dichtungsring gewährleistet den definierten Abstand der beiden Formschalen zueinander. In die Gießformen wird das flüssige Monomer gefüllt, aus dem durch Aushärten zum Polymer organische Brillengläser entstehen.

Formschalen

Minus- und Plus Halbfabrikat

Aus einem Halbfabrikat können Brillengläser verschiedener dioptrischer Wirkungen hergestellt werden. Die Durchbiegung der Vorder- und Rückfläche lässt aber bereits erkennen, ob ein Minus- oder Plus-Brillenglas entstehen wird.

Polymerisation

Polymerisation

Die präzise Temperatursteuerung ist notwendig für eine qualitativ hochwertige Polymerisation.

Nach dem Befüllen werden die Gießformen einem Temperaturprozess über viele Stunden ausgesetzt. Das Halbfabrikat wird gleichsam gebacken. Durch die Wärmezufuhr wird der Initiator aktiviert und startet eine chemische Reaktion (Polymerisation oder Polyaddition), die unter Wärmeabgabe (exotherme Reaktion) die Aushärtung des Materials bewirkt. Dabei verbinden sich die Ausgangsstoffe zu langen Molekülketten. Ein Katalysator wirkt dabei wie ein Backpulver.


Je nach gewünschter Brechzahl werden unterschiedliche Ausgangsstoffe und chemische Reaktionen eingesetzt. Während bei CR 39 nur ein Ausgangsmonomer genommen wird, werden für Brillengläser mit der Brechzahl 1,6 bis 1.74 zwei Monomere verwendet. Diese zwei Monomere lagern sich in einer chemischen Reaktion, der Polyaddition, aneinander. Der Herstellprozess verläuft bei den hochbrechenden Materialien deutlich langsamer und nimmt bis zu 48 Stunden in Anspruch.

Tempern

Tempern

Organisches Glas durch ein Spannungsprüfgerät betrachtet

Während des Aushärtens schrumpft das Volumen zwischen den Formschalen. Bei organischen Brillengläsern mit der Brechzahl 1,5 beträgt dieser Materialschwund immerhin 14%, bei einer Brechzahl von 1.67 etwa 9%. Die elastischen Dichtungsringe müssen sich diesem Materialschwund anpassen und sind nach einem Fertigungsdurchgang kein zweites Mal verwendbar. Aufgrund des entstehenden hohen Materialaufwandes ist es der Umwelt zuliebe notwendig, dass der Dichtungsring aus recycelbarem Material besteht.

Nach der Polymerisation wird der Dichtungsring entfernt und das organische Brillenglas von den Formschalen getrennt. Eine anschließende Temperaturbehandlung, das sogenannte Tempern, bewirkt den Abbau innerer Spannungen im Brillenglas.

Die Formschalen können nach gründlicher Kontrolle und Reinigung wieder eingesetzt werden. Je nach Fertigungsverfahren kann eine Formschale bis zu 100mal zum Einsatz kommen.

Lagergläser

Lagergläser

Lagergläser aus Kunststoff (hier aus CR39 mit Minuswerten) – bereit für das Einschleifen

Lagergläser heißen so, weil sie ohne Rezeptvorgabe hergestellt werden und auf Abruf durch den Optiker auf Lager vorgehalten werden. Diese Gläser können im Gussverfahren produziert werden. Die Technologie ist prinzipiell dieselbe wie bei Halbfabrikaten. Natürlich folgt nach dem Aushärten der „Presslinge“ die Hartlackierung und Beschichtung oder Veredlung.

Mineralische Gläser

Mineralische Gläser

Ausgangsstoffe für die Schmelze hochwertigen Glases

Mineralische Gläser werden ähnlich wie Kunststoffgläser gefertigt, auch hier besteht die Möglichkeit, entweder per Freiformtechnologie individuelle Brillengläser herzustellen oder Lagergläser im Gussverfahren. Auch das Verfahren, Halbfabrikate auf traditionelle Weise zu schleifen und zu polieren, wird teilweise noch eingesetzt. Hier wird aus der flüssigen heißen Glasschmelze ein Brillenglas-Pressling hergestellt, anschließend wird seine Vorderfläche bearbeitet. Diese erhält durch Vorschleifen mit einem Diamant-Schleifwerkzeug eine genau definierte Flächenform. Mit einem feineren Werkzeug wird die Oberfläche nochmals geschliffen. Sie ist nun seidenmatt. Durch das Polieren erhält die Oberfläche ihre Transparenz. Erst dann ist sie optisch wirksam. Die Rückfläche von Rezeptgläsern (Rezeptfläche) wird erst nach Eingang der Glasbestellung gefertigt. Die Bearbeitung der Rückfläche erfolgt ebenfalls durch Vorschleifen, Feinschleifen und Polieren. Die Vorderfläche ist hierbei durch eine Lackschicht gegen Beschädigung geschützt. Das so entstandene Brillenglas hat die geforderte dioptrische Wirkung und kann entspiegelt und weiter veredelt werden.

 

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