研究人員使用DLP 3D打印技術(shù)數(shù)字制造3D打印鏡頭

來源：航天智造  

在最近發(fā)表的《DLP增材制造制造的3D打印透鏡和衍射光柵的特征》中，國際研究人員研究了使用DLP 3D打印進(jìn)行光學(xué)零件的數(shù)字制造。在研究DLP技術(shù)時(shí)，研究人員打算探索可用的高空間分辨率，并研究新光學(xué)功能的潛力。該研究團(tuán)隊(duì)使用具有Standard Clear PR48光固化樹脂的Autodesk Ember 3D打印機(jī)制造透鏡和衍射光柵，其中透鏡以0°打印，衍射光柵以90°打印。

打印的光學(xué)組件示意圖

對于3D打印過程，研究人員在Autodesk Inventor中對零件建模，使用用于切片的PrintStudio，Autodesk Ember 3D打印機(jī)和PR48樹脂，用砂紙打磨，然后拋光。

示意圖顯示通過頂角為a的棱鏡的不同準(zhǔn)直光線

在這項(xiàng)研究中，為了總體上表征光學(xué)組件，研究人員必須研究光與所用材料的相互作用。這組作者說：“折射率和百分?jǐn)?shù)透射率是通過跨電磁波譜可見區(qū)域的不同波長實(shí)驗(yàn)確定的?！睘榱擞?jì)算材料的折射率，研究小組使用了以下方法：棱鏡光譜儀氦氣放電管

使用光固化樹脂制造的棱鏡
研究人員說：“三角棱鏡由PR48樹脂制成，用波長為405 nm的紫外線燈固化，隨后進(jìn)行拋光和拋光?！凹庸ず螅械捻斀蔷闪拷瞧鞔_定為60°。”當(dāng)他們檢查光折射時(shí)，僅能識別出五個(gè)主要波長，并且在他們嘗試使用光譜儀時(shí)，只有四個(gè)可以測量使用。

PR48棱鏡在四個(gè)已知波長下的折射率 基于光的可逆性的“貝塞爾法”用于測量3D打印后鏡頭的焦距。他們指出，可以制造焦距“合理地吻合”的會(huì)聚透鏡，而拋光后的透鏡僅相差0.6。作者還指出，理論焦距和實(shí)驗(yàn)焦距之間存在差異，但他們認(rèn)為這是因?yàn)閽伖狻案淖兞绥R片曲率的半徑”。還有其他“固有限制”會(huì)影響鏡頭性能，例如3D軟件中曲面的近似值，Ember的打印分辨率以及各向異性問題。

“這項(xiàng)工作最有趣的就是使用3D打印技術(shù)制造了衍射光柵。通過對這些印刷光柵產(chǎn)生的衍射圖樣進(jìn)行分析，可以估算出縫隙的周期性和有效的縫隙寬度。”這些光柵是獨(dú)特的，因?yàn)橛行У目p隙寬度會(huì)填滿打印部分的整個(gè)體積。該方面使得可以將兩個(gè)或更多個(gè)光學(xué)裝置集成在單個(gè)印刷部件中。例如，生產(chǎn)與衍射光柵結(jié)合的透鏡。

光學(xué)領(lǐng)域中的3D打印正變得越來越流行，因?yàn)閺奶岣邇r(jià)格可承受性到提高速度以及進(jìn)行實(shí)驗(yàn)和自定義的能力，為該行業(yè)提供了許多好處。如今，研究人員和制造商正在創(chuàng)新技術(shù)，以制造更平滑的零件，微光學(xué)元件以及價(jià)格合理的定制鏡片。