LLNLはFDM技術をベースに、カスタマイズされたインクで高性能光学ガラス部品を3Dプリントすることに成功しました。

2018 年 4 月 3 日、Antarctic Bear は、カリフォルニア州のローレンスリバモア国立研究所 (LLNL) の研究チームが最近、3D プリント光学の分野で画期的な新成果を達成したことを知りました。光学プロジェクトに取り組んでいる科学者とエンジニアは、カスタム 3D プリンターから押し出された特別に配合されたインクを使用する新しい 3D 印刷技術を開発しました。彼らは、市販されている多くのガラス製品に匹敵する高度な光学特性を備えた小さなテストピースの印刷に成功し、現在、この革新的な 3D 印刷プロセスの特許を申請しています。

LLNL の 3D プリント光学部品に関する研究については以前にも報告しましたが、過去数年間に Fraunhofer IOF や Micron3DP などで、通常はガラスフィラメントと高度な SLA プロセスを使用して、多くの 3D プリント光学部品技術が試されてきました。 LLNL の研究者は、ガラス製造を改善するために、FDM 熱溶解積層法とカスタム 3D 印刷インクを組み合わせた使用法を開拓しました。

光学印刷の難しさは、ガラスの屈折率が熱に敏感なことです。この問題に対処するために、研究者は、LLNL が開発した特殊な材料をペースト状に塗布し、印刷物全体を加熱して固定する方法を選択しました。これは、ガラスが均一な屈折率を維持でき、光学機能を低下させる可能性のある光学歪みを排除できることを意味します。

カスタマイズされた 3D 印刷インクは、さまざまなシリカと二酸化チタンの粒子のスラリーから形成されます。彼らは、特定の熱特性と機械特性、そして高い光学性能を備えたガラスを印刷できるように微調整しました。
「溶融ガラスから印刷された部品は、3D 印刷プロセスによるテクスチャーが見られることが多く、表面を磨いたとしても印刷プロセスの痕跡が残ります」と、プロジェクトの主任研究者である LLNL の化学エンジニア、レベッカ・ディラ・スピアーズ氏は語る。「このアプローチにより、光学に必要な屈折率の均一性を実現でき、これらの部品を使って興味深いことを実行できるようになりました。」

当初印刷されたテストピースは小さかったが、技術が実証されたため、多くの可能性のあるアプリケーションをテストできるようになった。光学デバイスは、従来の製造方法では不可能な、形状や組成のバリエーションで製造できます。たとえば、3D プリントを使用して研磨可能な屈折率分布レンズを作成すると、従来の曲面レンズに使用されるより高価な研磨技術に取って代わることができます。

この研究に参加した LLNL の研究者には、ニコラ・ドゥドゥコビッチ、マイケル・ジョンソン、ドゥ・グエン、ティモシー・イー、ガース・イーガン、エイプリル・ソーベル、ウィリアム・スティール、ラナ・ウォン、ポール・アーマン、セオドア・バウマン、エリック・デュオス、およびタヤブ・スラトワラが含まれます。彼らの研究の詳細は、「Advanced Materials Technologies」誌に掲載された「ゾルゲル原料から3Dプリントした光学品質のシリカおよびシリカ-チタニアガラス」と題された論文に掲載されている。

「付加製造により、これまではできなかった方法で光学材料を組み合わせる新たな自由度が得られます」とディラ・スピアーズ氏は語ります。「これまで存在しなかった新しい設計空間が開かれ、光学形状と材料内の光学特性の両方の設計が可能になります。」 ”

出典: 3ders

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