Wie werden Brillengläser hergestellt?

Ob ZEISS Kunststoffgläser oder mineralische Gläser – alles über die Herstellung von Brillengläsern

Brillengläser sind der wichtigste Bestandteil einer Brille und leisten den größten Beitrag für optimale Sicht. Bis ein Brillenglas jedoch in seiner Fassung sitzt, hat es einen weiten Weg hinter sich gebracht. BESSER SEHEN erklärt: Wie werden Brillengläser bei ZEISS hergestellt? Aus was bestehen Brillengläser? Und: Inwiefern unterscheiden sich Brillengläser „von der Stange“ und individuell angepasste Brillengläser?

Der erste Schritt bei der Herstellung von Brillengläsern ist natürlich der Besuch beim Augenoptiker. Dort wird die Sehstärke gemessen, ein individuelles Sehprofil erstellt, ein dazu passendes Brillenglas ausgewählt und vermessen, wie das Brillenglas in der gewünschten Fassung auf dem Gesicht sitzt. All das sind wichtige Faktoren, die dem Brillenglashersteller übermittelt werden müssen, um ein Brillenglas individuell und optimal herstellen zu können. Doch was passiert danach? Wie entsteht aus dem Ergebnis der Sehanalyse ein modernes, individuelles Brillenglas? Am Anfang steht immer die Herstellung eines Brillenglas-Rohlings. Hierfür stehen zwei verschiedene Rohstoffe zur Auswahl: Kunststoff (auch bekannt als organisches Glas) oder „echtes“, genannt mineralisches Glas. Diese beiden Rohstoffe bilden die Grundlage für die Herstellung von Brillengläsern.

So werden Brillengläser hergestellt

Grundsätzlich gibt es zwei verschiedene Herstellungsverfahren: Individuell angepasste Präzisions-Brillengläser – auch Rezeptgläser genannt – werden heute von nahezu jedem Brillenglashersteller mit der sogenannten Freiformtechnologie gefertigt. Hierbei handelt es sich um ein modernes, von ZEISS entwickeltes Herstellungsverfahren, das in Lizenz von der gesamten Branche verwendet wird.

Bei Brillengläsern „von der Stange“ hingegen, den sogenannten Lagergläsern, kommt das Gussverfahren zum Einsatz. Der Unterschied zwischen beiden Arten von Brillengläsern: Für einfache, preiswerte Brillen wählt der Augenoptiker häufig Lagergläser – etwa für Lesebrillen oder auch wenn schneller Ersatz gefragt ist. Sie werden in großen Stückzahlen hergestellt, nicht in Einzelfertigung wie bei Rezeptgläsern und sind einwandfrei geeignet für klassische Maßnahmen zur Sehkorrektur, im Vergleich zu individuellen Präzisions-Brillengläsern aber weniger leistungsfähig. Hier erstellt der Augenoptiker ein detailliertes, umfangreiches Sehprofil des Brillenträgers, das als Grundlage für die Herstellung der Brillengläser dient.

In neun Schritten zum individuellen Brillenglas

1. Vorbereitung

Die Herstellung von Brillengläsern läuft heutzutage weitgehend automatisiert ab. Nachdem der Augenoptiker den individuellen Fertigungsauftrag an ZEISS gesendet hat, beginnt der erste Schritt der Produktion: Das individuelle Brillenglas wird berechnet und die notwendigen Daten für die Herstellung der Brillengläser bereitgestellt. Jeder Auftrag in der Fertigung ist mit einem Barcode versehen, mit Hilfe dessen an jeder Station die zur Bearbeitung des Glases notwendigen Daten in Echtzeit identifiziert und vom Server auf die jeweilige Bearbeitungsstation geladen werden können.

Je nach Rezept werden die passenden Halbfabrikate automatisch im Lager ausgewählt: Das sind die Brillenglasrohlinge für das linke und rechte Brillenglas, die auf der Vorderseite bereits optisch fertig sind. Bei der ZEISS Freiformtechnologie werden nur noch die Rückseiten individuell bearbeitet. Die Halbfabrikate – aufgrund ihrer Form auch Pucks genannt – werden automatisch aus dem Lager entnommen und in der Box abgelegt. Dann beginnt die Reise: Förderbänder transportieren den Kasten von Station zu Station – bis nach und nach zwei fertige Brillengläser entstanden sind.

Vorbereitung

2. Blocken

Der nächste Schritt ist das Blocken. Hierbei wird zunächst ein Schutzlack auf die Glasoberfläche aufgetragen, dann das Halbfabrikat mit dem sogenannten „Blockstück“ verbunden. Dieser Vorgang ist erforderlich, um die Gläser in den Maschinen einspannen und bearbeiten zu können.

Blocken

3. Formgebung

Im Anschluss folgt die Formgebung, um den Brillengläsern die gewünschte Form und Sehstärke zu verleihen. Bei der ZEISS Freiformtechnologie weist die Vorderseite des Halbfabrikats bereits bei Entnahme aus dem Lager eine korrigierende Wirkung auf. Lediglich die Rückseite muss noch bearbeitet und individuell „in Form gebracht“ werden. Dies geschieht mit Hilfe eines 5-Achsen-CNC-Verfahrens, welches die gewünschte Form und die individuelle Sehstärke der Brillengläser in rund 90 Sekunden fertigstellt. Im Prinzip werden in diesen eineinhalb Minuten drei Arbeitsschritte gegangen: Nach Vorfräsen und grober Formgebung werden mit einem Naturdiamanten mehrere zehntausend Bearbeitungspunkte definiert. Damit ist die Gestaltung freier optischer, individueller Oberflächen möglich, eben der sogenannten Freiformen.

Formgebung

4. Polieren und Signieren

Beim Polieren wird die Fläche der Brillengläser so auspoliert, dass die Oberfläche geglättet, aber optisch nicht mehr verändert wird. Eine perfekte Oberfläche ist wichtig, um moderne Beschichtungen untrennbar mit dem Glas zu verbinden. ZEISS Brillengläser erhalten zudem eine spezielle Signatur: Jedes Glas wird per Laser mit einem nahezu unsichtbaren „Z“ versehen. Für die Qualitätskontrolle und spätere Aufbringung eines Stempels für das Einschleifen und Zentrieren der Gläser ist diese präzise Markierung wichtig.

Polieren und Signieren

5. Abblocken und Reinigen

Nun wird das Brillenglas sanft vom Blockstück getrennt („abgeblockt“). Da das Verbindungsmetall zwischen Glas und Blockstück bereits bei knapp 50 Grad Celsius schmilzt, wird es dazu einfach in heißes Wasser getaucht. Bei der anschließenden Reinigung geht es ein wenig zu wie in der Autowaschanlage: Mit Bürsten, verschiedenen Reinigungsmitteln und hochreinem (also besonders gründlich gereinigtem) Wasser werden die Gläser von Produktionsspuren befreit und für die Beschichtung vorbereitet. Am Ende werden die Brillengläser trocken geföhnt. In jedem Werk ist Umweltschutz eine Selbstverständlichkeit: Materialien wie das Verbindungsmetall werden aufbereitet und wiederverwendet, benötigtes Wasser umweltschonend recycelt.

Abblocken und Reinigen

6. Färben

Falls gewünscht, können die Brillengläser jetzt noch gefärbt werden. Bei Kunststoffgläsern geschieht dies mit Hilfe eines Tauchbades im Färbebecken, bei mineralischen Gläsern werden die Farben in Schichten aus Metalloxiden aufgedampft.

Das Färben von Kunststoffgläsern mit gesundheitlich und umwelttechnisch unbedenklichen Textilfarben erfordert großes Fingerspitzengefühl: Da jedes Glas individuell angefertigt wird und ZEISS Tönungen in jeder gewünschten Farbe anbietet, ist viel Erfahrung notwendig, um immer den „richtigen Ton“ zu treffen.

Färben

7. Beschichten und Veredeln

Nun kommt der letzte, technologisch anspruchsvollste Schritt in der Brillenglasherstellung: die Veredelung mit einer Brillenglasbeschichtung. Beschichtungen machen das Glas beständig und haltbar, verhelfen unter anderem zu glasklarer Sicht bei Wind und Wetter, wirken Schmutz abweisend, reduzieren störende Lichtreflexe oder bieten funktionale Vorteile, etwa beim Autofahren oder der Bildschirmarbeit. Kunststoffgläser beispielsweise verfügen im Gegensatz zu mineralischen Gläsern über keine ausreichende Kratzfestigkeit. Unerlässlich für ZEISS Kunststoffgläser ist daher immer eine entsprechende Hartschicht gegen Kratzer. Diese wird als Lack im Tauchverfahren auf das Kunststoffglas aufgebracht, härtet es dadurch ab. Je nach Kunststoff und Dicke des Brillenglases kommen unterschiedliche, jeweils speziell angepasste Lacke zum Einsatz. Nach einer Ultraschallreinigung folgt dann die nächste Beschichtung: In Vakuumanlagen werden die reflexmindernden Schichten aufgedampft. Der Plural kommt übrigens nicht von ungefähr: Bis zu neun einzelne Lagen umfasst eine moderne Beschichtung. Die letzte Veredelung verleiht dem Glas schließlich eine extrem glatte Oberfläche, wodurch es besonders Schmutz und Wasser abweisend wird. Mehr zum Thema Brillenglasbeschichtungen lesen Sie hier.

Beschichten und Veredeln

8. Qualitätssicherung

Die Brillengläser sind fast fertig – aber entsprechen sie auch den strengen Qualitätsanforderungen von ZEISS? Um dies zu gewährleisten, wird jedes Brillenglas vor der Auslieferung gründlich geprüft. Zur Qualitätssicherung gehört die kosmetische Sichtkontrolle (zum Beispiel Staub, Beschädigungen) und die maschinelle Prüfung: Weist jedes Brillenglas auch wirklich die nötigen Spezifikationen auf? Stimmen zum Beispiel Dioptrien, Achse, Zylinder, Dicke, Design und Durchmesser? Ist das Brillenglas makellos, wird im letzten Schritt der sogenannte Stempel aufgedruckt: Dieser gibt sozusagen die Ausrichtung der Brillengläser vor und hilft dem Augenoptiker, sie präzise in die Brillenfassung einzuarbeiten. Dieser Orientierungsstempel wird entfernt, bevor die fertige Brille dem Kunden übergeben wird.

Erst nachdem alle Qualitätskontrollen erfolgreich durchlaufen sind und sichergestellt ist, dass das Glas wirklich ZEISS Qualität besitzt, wird das „Z“ für ZEISS eingraviert – unsere Signatur, unser Qualitätsversprechen in jedem einzelnen Brillenglas. Und für alle, die sich eine einzigartige Kennzeichnung im Brillenglas wünschen: Wer möchte, kann auch seine Initialen in das Brillenglas eingravieren lassen!

Übrigens: Wussten Sie, dass in der ZEISS Färberei nur Frauen arbeiten? Das ist so, weil Frauen im Vergleich zu Männern über besseres Farbensehen verfügen und so bereits geringe Abweichungen von der Norm extrem gut erkennen können.

Qualitätssicherung

9. Montage

Die Montage – das sogenannte Einschleifen und Einpassen der Brillengläser in die Brillenfassung – übernimmt dann in den meisten Fällen der Augenoptiker, auf Wunsch aber auch ZEISS. Hier ist ebenfalls mikrometergenaue Präzision erforderlich, denn nur optimal angepasste Brillengläser sorgen für eine perfekte Sehkorrektur.

Montage

So entstehen Lagergläser und Brillenglas-Rohlinge

Lagergläser und Brillenglas-Rohlinge aus Kunststoff werden im Gussverfahren hergestellt: Hierbei vermengt man die flüssigen Ausgangsstoffe, sogenannte Monomere, mit speziellen Zusätzen, etwa zur Verbesserung der UV-Absorption, und füllt sie dann in Gießformen. Anschließend wird das Material ausgehärtet und so bearbeitet, dass sich die Eigenspannung abbaut. Danach ist der Rohling bereits fertig. Soll ein Lagerglas daraus werden, so folgt an dieser Stelle noch das Anbringen der Hartschicht und – falls gewünscht – weitere Veredelungen.

Für mineralische Brillenglas-Rohlinge funktioniert dieser Prozess ein wenig anders: Zunächst werden natürliche Rohstoffe, etwa Quarz, Pottasche, Soda und Oxide, bei 1400 bis 1500 Grad Celsius zu einem Glasgemenge geschmolzen. Anschließend presst man dieses zu einem runden Glasblock von einem bis drei Zentimeter Dicke – dem sogenannten Pressling. Im nächsten Schritt wird dessen Vorderfläche bearbeitet: Mit einem Diamant-Schleifwerkzeug erhält sie exakt die vorgegebene Form, durch Polieren die nötige Transparenz. So entsteht ein vorderseitig geschliffener, durchsichtiger Brillenglas-Rohling.

Herstellung von Bifokalgläsern aus Kunststoff und mineralischem Glas

Bifokalgläser, also Brillengläser, die einen Sehbereich für die Nähe und einen für die Ferne aufweisen, können aus mineralischem Glas oder aus Kunststoff hergestellt werden. Die Herstellung unterscheidet sich allerdings grundlegend. Bei mineralischen Bifokalgläsern wird eine Zusatzlinse in den Brillenglas-Rohling eingearbeitet: Deren obere Hälfte besitzt die gleiche Wirkung wie das Grundglas, der Nahteil unten ist stärker. Zunächst wird die Rückfläche der Zusatzlinse geschliffen und poliert, dann mit der gebogenen Seite in die dafür vorhandene Einbuchtung des Grundglases gelegt. Nun wird die Zusatzlinse mit dem Grundglas verschmolzen und abgeschliffen, bis sie nicht mehr sichtbar ist. Der entstandene Bifokalglas-Rohling wird dann durch Schleifen und Polieren der Vorder- und Rückfläche weiterverarbeitet.

Deutlich weniger aufwändig ist die Herstellung von Bifokalgläsern aus organischem Kunststoff. Im Gegensatz zu mineralischen Bifokalgläsern wird die Wirkung des Nahteils nämlich nicht durch eine Zusatzlinse erreicht, sondern durch stärkere Krümmung des Brillenglases im relevanten Sichtbereich. Diese Krümmung wird durch eine entsprechend angepasste Formschale erreicht, in die der Rohling gegossen wird.

So funktioniert die Herstellung von Gleitsichtgläsern

Maßgeblich für die Entwicklung eines Gleitsichtglases für Alterssichtigkeit ist der gewünschte Verwendungszweck: Soll das Gleitsichtglas spezielle Sehaufgaben übernehmen, zum Beispiel am Bildschirmarbeitsplatz? Oder steht die alltägliche Verwendung im Mittelpunkt? Eine Vielzahl an Faktoren kommt bei der Berechnung eines Gleitsichtglasdesigns zum Tragen – ähnlich einer Gleichung mit hunderten von Unbekannten. Dementsprechend komplex ist auch die Produktion: Hierbei überträgt eine spezielle Schleifmaschine das berechnete Glasdesign auf die Brillenglas-Rohlinge. Bevor ein Gleitsichtglas Marktreife erlangt hat und serienmäßig produziert wird, sind mehrere Testphasen in der Entwicklung nötig. Das Gleitsichtglasdesign wird wiederholt angepasst und feinjustiert, bis erste Prototypen der Gleitsichtgläser zur Verfügung stehen. Deren Verträglichkeit wird dann von Testpersonen auf Herz und Nieren geprüft. Erst wenn die Testpersonen mit dem entwickelten Glasdesign zufrieden sind, wird es zur Serienproduktion und Vermarktung freigegeben.

Individuelle Anpassung: Brillengläser, so einzigartig wie Sie

Zwar reicht für viele Sehsituationen und Fehlsichtigkeiten auch eine Brille „von der Stange“. Eine perfekt angepasste Brille kann allerdings wesentlich mehr leisten. So findet bei Lagergläsern zwar der Durchblickspunkt beider Augen Berücksichtigung. Der eigentliche Sitz der Brillengläser vor dem Auge – abhängig von der gewählten Brillenfassung – wird beim Anpassen aber nicht mit einbezogen. Dabei gilt: Je genauer bei der Brillenglasherstellung beachtet wird, wie ein Brillenträger mit seiner Brillenfassung durch das Brillenglas blickt, desto präziser kann dieses so gefertigt werden, dass man natürlich und optimal damit sieht. Dazu muss der Augenoptiker neben dem sogenannten Durchblickspunkt viele weitere wichtige individuelle Gesichts-Parameter ermitteln – und das auf Zehntelmillimeter genau. Je mehr Faktoren der Augenoptiker vom Brillenträger kennt, desto exakter kann das Brillenglasdesign von ZEISS optimiert werden. Außerdem ist von Vorteil, wenn der Optiker ebenfalls mit ZEISS Vermessungsgeräten arbeitet, da auf diese Weise „Übersetzungsfehler“ vermieden werden können.

Sind Fassung, Brillengläser, Sehgewohnheiten und Gesichtsform hingegen nicht perfekt aufeinander abgestimmt, ist ein entspanntes und natürliches Sehen besonders für das ältere Auge oder bei individuellen Abweichungen vom perfekten Sehen schwer möglich. Die ZEISS Freiformtechnologie berücksichtigt eine Vielzahl individueller Daten des Brillenträgers und ermöglicht durch aufwändige mathematische Berechnungen, Präzisions-Brillengläser genau so zu fertigen und anzupassen, dass der Brillenträger in Verbindung mit der gewählten Brillenfassung optimal sehen kann. So erreicht man auch bei Gleitsichtgläsern größtmögliche und scharfe Sehbereiche für die unterschiedlichen Distanzen sowie eine hohe Spontanverträglichkeit. Je komplexer und spezieller die Sehsituation, desto größer fällt auch der Unterschied aus zwischen individuell angepassten Brillengläsern und Standard-Brillengläsern.

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