Las ópticas impresas en 3D pueden crear dispersión como resultado de la rugosidad de la superficie. Aunque ahora parece que la Universidad de Stanford ha encontrado una nueva técnica que permite la producción de componentes ópticos más suaves.
La técnica se trata menos de materiales de impresión 3D y más inclinada hacia el posprocesamiento. Los investigadores de Stanford, Nina Vaidya y Olav Solgaard, crearon una mezcla de polímeros curables por UV para su integración con la superficie de la pieza impresa. Las mezclas pueden reducir la rugosidad de la superficie a unos pocos nanómetros en lugar de a decenas de micrones.
» Probamos una serie de técnicas de suavizado, incluido el pulido a la llama, el pulido con vapor de acetona, la pulverización de recubrimientos poliméricos y el pulido mecánico «, explican los investigadores. “ Ninguno de estos métodos crea las superficies lisas a escala nanométrica necesarias para las aplicaciones ópticas. »
Entonces, los investigadores decidieron hacer una mezcla de polímeros que consta de metacrilatos, acrilatos y uretano. Comparándolo con un curado por calor, este proceso minimiza la contracción del polímero, lo que a su vez maximiza la suavidad de la superficie y la cobertura de conformación.
El proceso de suavizado
- Enjuague la parte impresa en 3D con agua y detergente. Lavar con agua DI (desionizada) y secar. Dejar secar completamente en horno a baja temperatura.
- Coloque la pieza al vacío para desgasificar durante unas horas.
- Aplique una capa fina de gel (mezcla de polímero curable por UV) sobre la superficie de la pieza impresa en 3D con un pincel fino.
- Colóquelo en la cámara de vacío para eliminar el aire atrapado en el material impreso, en la capa de gel o entre la superficie impresa y el gel para que el gel pueda rellenar los poros o depresiones y hacer superficies lisas.
- Si es necesario para una cobertura conforme, use la gravedad o el giro para eliminar el exceso de gel. Deje que el gel fluya por gravedad colocando la óptica plana sobre un soporte. Girar a unas 1400 rpm durante 3-5 minutos mientras el gel aún no se ha curado. Cepille el exceso de gel en el borde del marco / soporte.
- Cure con UV la superficie de gel terminada durante un par de minutos, con el tiempo exacto dependiendo del tamaño de la pieza.
Probando las nuevas impresiones
Los investigadores probaron su técnica con espejos planos y parabólicos, matrices de concentradores solares y lentes de inmersión utilizados en microscopía de muestras biológicas. Cada una de las pruebas mostró una reducción constante de la rugosidad de la superficie a menos de tres nanómetros.
Dado que la impresión 3D se ha convertido en un campo tan diverso, los investigadores también tuvieron que probar varios tipos de fabricación aditiva. El investigador concluyó que las impresoras SLA y de cera eran las más efectivas para crear componentes ópticos. También afirmaron que imprimirlos tenía muchos beneficios. Por ejemplo, era de bajo costo, potencialmente personalizable, liviano, con poco desperdicio de material y fácil de fabricar. Al ver todas estas ventajas, es difícil imaginar que los fabricantes de ópticas no se lanzarán pronto al proceso.
Todas las imágenes destacadas son cortesía de los investigadores, recuperadas a través de Nature. El estudio completo también está disponible aquí.
