Nowa technika tworzy gładsze 3D drukowane elementy optyczne

Drukowanie 3D jest rzeczywiście atrakcyjną opcją dla optyki druku 3D, ponieważ pozwala na szybką i tanią produkcję geometrii, do której inne metody produkcji nie są w stanie. Chropowate powierzchnie drukowanych obiektów 3D powodują jednak rozproszenie, co zmniejsza wydajność optyczną. Naukowcy z Uniwersytetu Stanford opracowali polimerową mieszankę utwardzalną promieniami UV, którą nakładali na powierzchnię wydrukowanych w 3D części, co zmniejsza chropowatość powierzchni do kilku nanometrów w porównaniu z dziesiątkami mikronów.

"Próbowaliśmy kilku wygładzeń techniki, w tym polerowanie płomieni, polerowanie acetonem, natryskiwanie powłok polimerowych i mechaniczne polerowanie ", wyjaśniają naukowcy. "Żadna z tych metod nie tworzy gładkich powierzchni o rozmiarach nanometrów wymaganych do zastosowań optycznych. Aby spełnić to kryterium chropowatości powierzchni, pokryliśmy nadrukowaną optykę mieszaniną polimerową utwardzalną promieniami UV, składającą się z metakrylanów, akrylanów i polimerów na bazie uretanu. Ten żel dawał gładkie i twarde folie, które dobrze przylegały do ​​zadrukowanych powierzchni. W porównaniu do utwardzania termicznego, utwardzanie promieniami UV minimalizuje skurcz polimeru, co maksymalizuje gładkość powierzchni i pokrycie pokryciowe. "

Proces wymaga kilku kroków:

Naukowcy przetestowali swoją technikę z lusterkami płaskimi i parabolicznymi, układami koncentratorów słonecznych i soczewkami immersyjnymi stosowanymi w mikroskopii próbek biologicznych. Konsekwentnie, udało im się zredukować chropowatość powierzchni do mniej niż trzech nanometrów po procesie wygładzania.

"Obrazowanie za pomocą drukowanych parabolicznych luster 3D było porównywalne z diamentowym metalowym lustrem i mierzono niemal punktami o ograniczonym dyfrakcji. ze skromnymi otworami na częstość występowania ", stwierdzają naukowcy. "Sześciokątne macierze koncentratora słonecznego zostały wykonane przy użyciu druku 3D i wykazały 5 koncentracji słońc pod kątem akceptacji 40 °. Soczewki zanurzeniowe PDMS zostały wykonane z nanometrowych gładkich powierzchni wypuszczonych z trójwymiarowych form do druku. "

Drukowanie 3D było już wcześniej stosowane do wytwarzania komponentów optycznych, zazwyczaj przy użyciu wysoko wyspecjalizowanego sprzętu, aby uzyskać wymaganą powierzchnię. Vaidya i Solgaard przetestowali wiele technologii druku 3D i odkryli, że drukarki SLA i drukarki woskowe są najbardziej skuteczne w tworzeniu komponentów optycznych, o ile później zastosowano roztwór wygładzający. Ich metoda pozwoliła im wyprodukować optykę, która była tania, dostosowywalna, lekka, niska na materiał i łatwa do wyprodukowania.