3D Baskı Yüksek Kaliteli Lenslerle Kullanılmış Bulanık Işık

Araştırmacılar, ticari düzeyde optik kaliteye sahip mikrolensleri hızla üretebilen, bulanık tomografi adı verilen yeni bir 3 boyutlu baskı yöntemi geliştirdi. Bu tekniği, bir cımbızla tutulduğu gösterilen bir mikrolens dizisi basmak için kullandılar. 

Yeni 3D baskı yöntemi, optik cihaz tasarımını geliştirebilecek pürüzsüz yüzeylere sahip ticari sınıf mikro lensler üretiyor.

Kanada’daki araştırmacılar, ticari düzeyde optik kalitede mikrolensleri hızla üretebilen, bulanık tomografi adı verilen yeni bir 3D baskı yöntemi geliştirdiler. Yeni yöntem, çeşitli optik cihazların tasarlanmasını ve üretilmesini daha kolay ve daha hızlı hale getirebilir.

Kanada Ulusal Araştırma Konseyi’nden Daniel Webber, “Hassas optik bileşenler üretmek için bu 3D baskı yönteminde kullanılan ışık ışınlarına bilerek optik bulanıklık ekledik” dedi. “Bu, optik olarak pürüzsüz yüzeylerin üretilmesini sağlıyor.”

İçinde OptikOptica Publishing Group’un yüksek etkili araştırmalara yönelik dergisi olan bu araştırmacılar, ticari olarak satılan bir cam merceğe benzer bir görüntüleme performansına sahip milimetre boyutunda plano-dışbükey bir optik mercek yapmak için yeni yöntemi kullanarak yeni yöntemi gösteriyorlar. Ayrıca yöntemin yalnızca 30 dakikada kullanıma hazır optik bileşenler üretebildiğini de gösteriyorlar.

Webber, “Bu yöntemin, tomografik 3D yazıcının ve kullanılan malzemelerin uygun fiyatlı olması nedeniyle optik bileşenlerin uygun maliyetli ve hızlı prototiplenmesi için değerli olacağını öngörüyoruz” dedi. “Ayrıca, tomografik 3D baskının doğal serbest biçimli doğası, optik tasarımcıların birden fazla standart optiği karmaşık şekillere sahip basılı optiklerle değiştirerek tasarımları basitleştirmesine olanak sağlayabilir.”

Yeni teknik, ışığa duyarlı bir reçineyi katılaştırmak için kullanılan lazer ışınlarını bulanıklaştırmak için özel bir projeksiyon merceği kullanıyor. Bu, sol altta gösterilen gibi ticari kalitede lenslerin basılmasına olanak tanıyan, optik olarak pürüzsüz bir yüzey üretir.

Kenarları Pürüzsüzleştirme

Tomografik hacimsel eklemeli üretim, belirli alanlarda ışığa duyarlı bir reçineyi katılaştırmak için yansıtılan ışığı kullanan nispeten yeni bir üretim yaklaşımıdır. Herhangi bir destek yapısı olmadan bir parçanın tamamının tek seferde basılmasına olanak sağlar.

Ancak mevcut tomografik yöntemler, görüntüleme kalitesinde lensleri doğrudan basamaz çünkü kullanılan kalem benzeri ışınlar, bileşenin yüzeyinde küçük çıkıntılara yol açan çizgilere neden olur. Pürüzsüz yüzeyler oluşturmak için işlem sonrası adımlar kullanılabilse de, bu yaklaşımlar zaman ve karmaşıklık katarak tomografik baskıyla ilişkili hızlı prototip oluşturma avantajını ortadan kaldırır.

Dr. Webber, “Optik bileşenlerin imalatı, işleyen bir lens için gereken katı teknik spesifikasyonların yanı sıra karmaşık ve zaman alıcı üretim süreci nedeniyle maliyetlidir” dedi. “Bulanık tomografi, serbest formlu tasarımları düşük maliyetli bir şekilde yapmak için kullanılabilir. Teknoloji olgunlaştıkça, yeni optik cihazlar için çok daha hızlı prototip oluşturmaya olanak tanıyabilir; bu da ticari üreticilerden garaj tabanlı mucitlere kadar herkes için faydalı olabilir.”

Minik Lensler Yaratmak

Yeni yöntemi test etmek için araştırmacılar ilk olarak basit bir plano-dışbükey mercek oluşturdular ve bunun aynı fiziksel boyutlara sahip ticari bir cam mercekle karşılaştırılabilecek bir görüntüleme çözünürlüğüne sahip olduğunu gösterdiler. Aynı zamanda mikron ölçeğinde bir form hatası, nanometrenin altındaki yüzey pürüzlülüğü ve cam merceğe yakın bir nokta yayılma fonksiyonu da sergiledi.

Ayrıca bulanık tomografi kullanarak 3×3 mikrolens dizisi oluşturdular ve bunu geleneksel tomografik 3D baskıyla basılan diziyle karşılaştırdılar. Yüzey pürüzlülüğünün büyük olması nedeniyle geleneksel yöntemlerle basılan diziyle kartvizit görüntülemenin mümkün olmadığını ancak bulanık tomografiyle basılan diziyle yapılabileceğini buldular. Ek olarak, araştırmacılar, daha önce yalnızca çift katmanlı üretim tekniği kullanılarak mümkün olan, bir optik fiber üzerine yuvarlak bir merceğin üst baskısını da gösterdiler.

Şimdi bileşeni geliştirmek için çalışıyorlar kesinlik ışıkla desenlendirme yöntemini optimize ederek ve malzeme parametrelerini baskı sürecine dahil ederek. Ayrıca sistemi ticari kullanım için yeterince sağlam hale getirmek amacıyla baskı süresinin otomasyonunu da getirmek istiyorlar.

Webber, “Tomografik 3D baskı, birçok uygulama alanında kullanım alanı bulan, hızla olgunlaşan bir alandır” dedi. “Burada, milimetre boyutunda optik bileşenler üretmek için bu 3D baskı yönteminin kendine özgü avantajlarından yararlanıyoruz. Bunu yaparak, optik üretim teknikleri repertuvarına, geleceğin teknolojilerine etki etme potansiyeli taşıyan hızlı ve düşük maliyetli bir alternatifi de ekledik.”

Referans: D. Webber, Y. Zhang, KL Sampson, M. Picard, T. Lacelle, C. Paquet, J. Boisvert, A. Orth, 9 Mayıs 2024, “Bulanık Tomografi Kullanılarak Mikro Optik Fabrikasyon”, Optik.