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[「New技术·应用」] LLNL研究人员使用定制油墨成功3D打印高性能光学元件

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发表于 2018-4-3 14:35:39 | 显示全部楼层 |阅读模式

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加利福尼亚州劳伦斯利弗莫尔国家实验室(LLNL)的一个研究小组最近实现了3D打印光学领域激动人心的新突破。从事光学项目的科学家和工程师开发出了一种新的3D打印技术,该技术利用特制的墨水,这种墨水是从定制的打印机中挤出来的。他们成功地打印了具有高级光学特性的小型测试件,与许多市售玻璃产品相媲美。现在已经为创新的3D打印过程申请了专利。

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我们之前报告过LLNL的3D打印光学工作。过去,许多3D打印光学技术已经尝试过,例如Fraunhofer IOF和Micron3DP,通常使用玻璃丝和先进的SLA工艺。 LLNL的研究人员率先提出使用定制3D打印油墨来改进制造玻璃的FDM沉积技术。

打印光学有效执行的困难在于玻璃的折射率对其热历史敏感。为了解决这个问题,研究人员选择以糊状形式存放特殊LLNL开发的材料,然后加热整个打印品以形成正确的形状。这意味着玻璃能够保持均匀的折射率,从而消除了可能导致光学功能下降的任何光学畸变。

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定制3D打印油墨由不同的二氧化硅和二氧化硅 - 二氧化钛颗粒的浆料形成。他们进行了微调,以便打印具有特定热学和机械性能以及高光学性能的玻璃。

“从熔融玻璃打印出来的成分通常会在3D打印过程中显示出纹理,即使您打算抛光表面,您仍然可以在散装材料中看到打印过程的证据,”LLNL化学工程师Rebecca Dylla-Spears说,这种方法使我们能够获得光学所需的指数均匀性,现在我们可以采取这些组件并做一些有趣的事情。”

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最初打印的测试件很小,但现在该技术已被证实,许多可能的应用程序可用于测试。可以用几何结构和组成变化来制造光学器件,这是使用更传统的制造方法无法实现的。例如,3D打印技术可以用来制造可以抛光的折射率渐变的透镜,这将取代用于传统曲面透镜的更昂贵的抛光技术。

Dylla-Spears说:“增材制造为我们提供了一种新的自由度,以我们以前无法做到的方式组合光学材料。 “它开辟了过去不存在的新设计空间,允许设计材料内的光学形状和光学特性。”

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