精密スピンコーティング支援3Dプリント光学レンズ製造技術

精密スピンコーティング支援3Dプリント光学レンズ製造技術
光学レンズは、顕微鏡からマシンビジョンシステムまで、多くの分野で不可欠です。従来のレンズ製造は、研削、研磨、成形、コーティングを含む複数のステップから成るプロセスであり、特にカスタムの少量生産の場合、時間とコストがかかります。
付加製造は、光学部品を製造するための有望な代替手段として浮上しています。マテリアル ジェッティングやバット光重合 (VPP) などの技術は高精度と高速性を実現しますが、3D プリントの層ごとの性質上、高品質のレンズに必要な滑らかさを実現するのは依然として困難です。
VPP ベースの 3D プリント セットアップとスピンコート レンズの画像。 (画像提供: パデュー大学)
パデュー大学の研究者たちは、横方向と縦方向の段差欠陥を最小限に抑える VPP ベースのレンズ印刷プロセスを開発することで、これらの課題に対処しました。このプロセスでは、焦点の合っていない画像投影と精密スピンコーティングが統合されています。印刷プロセス中に硬化した画像の焦点をわずかにずらすことで、ビルド サイズを犠牲にすることなく横方向のピクセル化を減らすことができます。その後のスピンコーティングにより、垂直の段差が滑らかになります。
関連研究は、「精密スピンコーティングによる光学レンズの3Dプリント/精密スピンコーティングによる光学レンズの3Dプリント」と題する論文として、Advanced Functional Materials誌に掲載されました。

論文リンク: https://onlinelibrary.wiley.com/doi/10.1002/adfm.202407165
この結果は、これまで曲面上では信頼性が低いと考えられていた精密スピンコーティングプロセスが、正確に制御および予測できることを示しています。十分な量の液体を塗布すると、コーティング プロファイルは印刷段差の影響を受けず、非常に滑らかな表面仕上げが得られます。コーティングの厚さは1ミクロン以内で制御できます。
△ 3Dプリントシステムの概略図。研究者らは、表面粗さ1ナノメートル未満、輪郭精度1ミクロン未満、直径3mmから70mmまでのマルチスケールレンズの製造に成功した。レンズは、高い変調伝達関数 (MTF) 解像度と最小限の歪みなど、優れた光学性能を発揮します。
テストシステムの概略図 この方法は、高品質の光学部品を迅速かつ低コストでカスタマイズして生産できるため、レンズ製造業界に変化をもたらし、カスタマイズされたメガネ、科学機器、医療機器などの分野に利益をもたらす可能性があります。さらなる研究では、最適化された印刷パラメータ、新しい材料、および光学機能を強化するマルチマテリアルレンズを探求します。

光学レンズ

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