אור מטושטש רתום להדפסת תלת מימד באיכות גבוהה

שיטת הדפסה תלת מימדית חדשה מייצרת עדשות מיקרו בדרגה מסחרית עם משטחים חלקים, מה שיכול לקדם את עיצוב המכשיר האופטי.

חוקרים בקנדה פיתחו שיטת הדפסה תלת מימדית חדשה הנקראת טומוגרפיה מטושטשת שיכולה לייצר במהירות מיקרועדשות באיכות אופטית ברמה מסחרית. השיטה החדשה עשויה להקל ומהיר יותר לתכנן וליצור מגוון מכשירים אופטיים.

"הוספנו בכוונה טשטוש אופטי לאלומות האור המשמשות לשיטת הדפסה תלת מימדית זו לייצור רכיבים אופטיים מדויקים", אמר דניאל וובר ממועצת המחקר הלאומית של קנדה. "זה מאפשר ייצור של משטחים חלקים אופטית."

ב אופטיקה, כתב העת של Optica Publishing Group למחקר בעל השפעה גבוהה, חוקרים אלה מדגימים את השיטה החדשה על ידי שימוש בה לייצור עדשה אופטית פלנו-קמורה בגודל מילימטר עם ביצועי הדמיה דומים לעדשת זכוכית זמינה מסחרית. הם גם מראים שהשיטה יכולה לייצר רכיבים אופטיים שמוכנים לשימוש תוך 30 דקות בלבד.

"אנו צופים ששיטה זו תהיה בעלת ערך עבור יצירת אב-טיפוס חסכוני ומהיר של רכיבים אופטיים, הודות למחיר הסביר של מדפסת התלת-ממד הטומוגרפית והחומרים המשמשים", אמר וובר. "כמו כן, האופי החופשי המובנה של הדפסת תלת מימד טומוגרפית יכול לאפשר למעצבים אופטיים לפשט עיצובים על ידי החלפת אופטיקה סטנדרטית מרובת באופטיקה מודפסת בעלת צורות מורכבות."

החלקת הקצוות

ייצור תוסף נפחי טומוגרפי הוא גישת ייצור חדשה יחסית המשתמשת באור מוקרן כדי לגבש שרף רגיש לאור באזורים ספציפיים. זה מאפשר להדפיס חלק שלם בבת אחת ללא כל מבני תמיכה. עם זאת, שיטות טומוגרפיות קיימות אינן יכולות להדפיס ישירות עדשות באיכות הדמיה מכיוון שהקרנות דמויות העיפרון בהן נעשה שימוש גורמות לרצועות שמובילות לרכסים קטנים על פני הרכיב. למרות שניתן להשתמש בשלבים שלאחר עיבוד ליצירת משטחים חלקים, גישות אלו מוסיפות זמן ומורכבות, מה שמוציא את יתרון האב-טיפוס המהיר הקשור בהדפסה טומוגרפית.

"ייצור של רכיבים אופטיים הוא יקר בגלל המפרט הטכני המחמיר הנדרש לעדשה מתפקדת, כמו גם תהליך המורכב והזמן של הייצור", אמר ד"ר וובר. "ניתן להשתמש בטומוגרפיה מטושטשת כדי ליצור עיצובים בצורה חופשית בעלות נמוכה. ככל שהטכנולוגיה מתבגרת, היא יכולה לאפשר אב טיפוס מהיר בהרבה עבור מכשירים אופטיים חדשים, שיהיו שימושיים עבור כל אחד מיצרנים מסחריים ועד ממציאים מבוססי מוסך".

יצירת עדשות זעירות

כדי לבדוק את השיטה החדשה, החוקרים יצרו תחילה עדשה פלנו-קמורה פשוטה והראו שיש לה רזולוציית הדמיה הדומה לעדשת זכוכית מסחרית עם אותם ממדים פיזיים. הוא גם הציג שגיאת צורה בקנה מידה מיקרוני, חספוס פני השטח תת-ננומטר ופונקציית פיזור נקודתית קרוב לעדשת הזכוכית.

הם גם יצרו מערך 3×3 של עדשות מיקרו באמצעות טומוגרפיה מטושטשת והשוו אותו למערך המודפס בהדפסת תלת מימד טומוגרפית קונבנציונלית. הם גילו שלא ניתן היה לצלם כרטיס ביקור עם המערך מודפס באמצעים קונבנציונליים בגלל חספוס פני השטח הגדול, אך ניתן לעשות זאת כשהמערך מודפס בטומוגרפיה מטושטשת. בנוסף, החוקרים הדגימו הדפסת יתר של עדשת כדור על סיב אופטי, דבר שהיה אפשרי בעבר רק באמצעות טכניקת ייצור תוסף המכונה שני-פוטון פילמור.

כעת הם פועלים לשיפור הרכיב דיוק על ידי ייעול שיטת דפוס האור ועל ידי שילוב פרמטרים של חומרים בתהליך ההדפסה. הם גם רוצים להציג אוטומציה של זמן ההדפסה כדי להפוך את המערכת לחזקה מספיק לשימוש מסחרי.

"הדפסת תלת מימד טומוגרפית היא תחום שמתבגר במהירות שמוצא שימוש בתחומי יישומים רבים", אמר וובר. "כאן, אנו ממנפים את היתרונות המהותיים של שיטת הדפסת תלת מימד זו כדי לייצר רכיבים אופטיים בגודל מילימטר. בכך, הוספנו לרפרטואר של טכניקות ייצור אופטיות אלטרנטיבה מהירה ובעלות נמוכה שעלולה להשפיע על טכנולוגיות עתידיות".