基于FDM技術(shù)，LLNL用定制油墨成功3D打印高性能光學(xué)玻璃元件

【中玻網(wǎng)】2018年4月3日，南較熊獲悉，加利福尼亞州勞倫斯利弗莫爾國家實驗室（LLNL）的一個研究小組，在3D打印光學(xué)領(lǐng)域取得激動人心的新打破。從事光學(xué)項目的科學(xué)家和工程師開發(fā)出一種新的3D打印技術(shù)，該技術(shù)使用特制的墨水從定制的3D打印機(jī)中擠出。他們成功地打印了具有高等光學(xué)特性的小型測試件，可以與許多市售玻璃產(chǎn)品相媲美，現(xiàn)在已經(jīng)為創(chuàng)新的3D打印工藝申請了專利。

　　我們之前報道過LLNL的3D打印光學(xué)工作，過去幾年，許多3D打印光學(xué)技術(shù)被嘗試過，例如FraunhoferIOF和Micron3DP，通常使用玻璃絲和先進(jìn)的SLA工藝。LLNL的研究人員率先提出使用FDM熔融沉積技術(shù)結(jié)合定制3D打印油墨來改進(jìn)玻璃制造。

　　打印光學(xué)器件的困難在于玻璃的折射率對熱敏感，為了解決這個問題，研究人員選擇以糊狀形式存放LLNL開發(fā)的特殊材料，然后加熱整個打印品以定型。這意味著玻璃能夠保持均勻的折射率，從而清理了可能導(dǎo)致光學(xué)功能下降的任何光學(xué)畸變�！�

　　定制的3D打印油墨由不同的二氧化硅和二氧化鈦顆粒的漿料形成。他們進(jìn)行了微調(diào)，以便打印具有特定熱學(xué)和機(jī)械性能以及高光學(xué)性能的玻璃。

　　“從熔融玻璃打印出來的成分通常會在3D打印過程中顯示出紋理，即使您打算拋光表面，您仍然可以看到打印過程的證據(jù)，”LLNL化學(xué)工程師RebeccaDylla-Spears說，該項目的主要研究人員“，這種方法使我們能夠獲得光學(xué)所需的指數(shù)均勻性，現(xiàn)在我們可以采取這些組件并做一些有趣的事情�！�

　　打印的測試件很小，但現(xiàn)在該技術(shù)已被證實，許多可能的應(yīng)用程序可用于測試。可以用幾何結(jié)構(gòu)和組成變化來制造光學(xué)器件，這是使用更傳統(tǒng)的制造方法無法實現(xiàn)的。例如，3D打印技術(shù)可以用來制造可以拋光的折射率漸變的透鏡，這將取代用于傳統(tǒng)曲面透鏡的更昂貴的拋光技術(shù)。

　　LLNL研究人員參與了這項研究包括NikolaDudukovic,MichaelJohnson,DuNguyen,TimothyYee,GarthEgan,

　　AprilSawvel,WilliamSteele,LanaWong,PaulEhrmann,TheodoreBaumann,EricDuoss,

　　andTayyabSuratwala。他們的工作在一篇題為“‘3DPrintedOpticalQualitySilicaandSilica–TitaniaGlassesfromSol–GelFeedstocks’的論文中詳細(xì)介紹，發(fā)表在“AdvancedMaterialsTechnologies”雜志上。

　　Dylla-Spears說：“增材制造為我們提供了一種新的自由度，以我們以前無法做到的方式組合光學(xué)材料。“它開辟了過去不存在的新設(shè)計空間，允許設(shè)計材料內(nèi)的光學(xué)形狀和光學(xué)特性。”