Канадские ученые разработали метод 3D-печати гладких линз

Новый метод, называемой размытой томографией, позволяет получать микролинзы высокого оптического качества. Проецируемые в толщу отверждаемого фотополимера изображения специально размываются для получения гладких поверхностей.

Исследователи продемонстрировали новый метод аддитивного производства на примерах микролинз с характеристиками, аналогичными коммерчески доступной стеклянной оптике. В текущем виде технология позволяет получать готовые к эксплуатации компоненты разной геометрической сложности всего за полчаса.

«Мы ожидаем, что эта методика пригодится в экономичном быстром прототипировании оптических компонентов благодаря доступности томографических 3D-принтеров и расходных материалов. Присущая томографической 3D-печати гибкость в плане построения разнообразных геометрических форм позволит дизайнерам оптики упрощать конструкции, заменяя несколько стандартных оптических компонентов линзами сложной формы», — рассказал сотрудник Национального научно-исследовательского совета Канады Даниэль Веббер.

Объемное томографическое аддитивное производство — относительно новая технология 3D-печати, использующая фотополимерные смолы и выстраивающая модели во вращающейся вокруг вертикальной оси емкости, облучаемой цифровым проектором. Специфика построения во взвешенном состоянии позволяет обходиться без опорных структур, однако имеющиеся варианты томографической 3D-печати не позволяют получать оптику высокого качества, так как при отверждении на поверхностях все равно формируются полосы. Вместо повышения разрешения и резкости ученые пошли в обратном направлении — в сторону намеренного размытия картинки для снижения шероховатости поверхностей.

Первым делом исследователи напечатали плоско-выпуклую линзу. Образец продемонстрировал оптические свойства на уровне коммерческой оптики того же размера с отклонениями по форме в микрометровом масштабе и шероховатостью в субнанометровом диапазоне. В другом эксперименте получен массив из девяти микролинз в виде матрицы 3х3. В третьем эксперименте ученые напечатали сферическую линзу поверх оптического волокна, что ранее было возможно только с применением менее производительной и более дорогой технологии 3D-печати методом двухфотонной лазерной литографии.

«Изготовление оптических компонентов — дорогостоящее занятие ввиду строгих технических требований к функциональным линзам, а также сложного и трудоемкого производства. Размытая томография может использоваться в производстве конструкций произвольной формы с низкой себестоимостью. По мере развития технология может позволить гораздо быстрее создавать прототипы новых оптических устройств, что будет полезно всем — от коммерческих производителей до изобретателей», — прокомментировал Веббер.

На следующем этапе исследований планируется улучшить точность за счет оптимизации проекций и учета индивидуальных свойств расходных материалов при настройке параметров 3D-печати. Ученые также планируют повысить уровень автоматизации с расчетом на вывод технологии на коммерческий рынок.

Доклад научной команды опубликован в журнале Optica.

А у вас есть интересные новости? Поделитесь с нами своими разработками, и мы расскажем о них всему миру! Ждем ваши идеи по адресу news@3Dtoday.ru.