Caratterizzazione delle lenti stampate in 3D e reticoli di diffrazione prodotti dalla produzione di additivi DLP

I ricercatori utilizzano la stampante 3D Ember di Autodesk per caratterizzare gli obiettivi stampati in 3D

Nella recente ” Caratterizzazione delle lenti stampate in 3D e reticoli di diffrazione prodotti dalla produzione di additivi DLP “, i ricercatori internazionali hanno studiato la fabbricazione digitale di parti ottiche utilizzando la stampa 3D DLP.

Esaminando i vantaggi della tecnologia DLP, i ricercatori intendevano esplorare l’elevata risoluzione spaziale resa disponibile, oltre a studiare il potenziale di nuove funzionalità ottiche. Il team di ricerca ha utilizzato una stampante 3D Autodesk Ember con resina fotocurabile PR48 standard trasparente per la fabbricazione di lenti e reticoli di diffrazione, con obiettivi stampati a 0 ° e reticoli di diffrazione stampati a 90 °. Molto amato dai ricercatori, l’Ember purtroppo è stato cancellato ma continua ancora a stimolare la ricerca.

Per il processo di stampa 3D, i ricercatori hanno modellato le parti in Autodesk Inventor , utilizzando PrintStudio per tagliare, la stampante 3D Ember di Autodesk e la resina PR48, levigare con carta vetrata e quindi lucidare.

In questo studio e per caratterizzare i componenti ottici in generale, i ricercatori hanno dovuto studiare l’interazione della luce con i materiali utilizzati.

“L’indice di rifrazione e la trasmissione percentuale sono stati determinati sperimentalmente a diverse lunghezze d’onda che attraversano la regione visibile dello spettro elettromagnetico”, hanno affermato gli autori.

Per calcolare l’indice di rifrazione dei materiali, il team di ricerca ha utilizzato quanto segue:

Spettrometro a prisma
Tubo di scarico dell’elio
Prisma prodotto con resina fotocurabile
“Il prisma triangolare è stato prodotto (non stampato) con resina PR48, polimerizzato con una lampada UV con una lunghezza d’onda di 405 nm e successivamente lucidato e lucidato”, hanno affermato i ricercatori. “Dopo l’elaborazione, tutti gli angoli apicali sono stati misurati a 60 ° come determinato da un goniometro.”

Sono state riconosciute solo cinque lunghezze d’onda principali quando gli autori hanno verificato la rifrazione della luce e solo quattro potevano essere misurate con l’uso nel tentativo di utilizzare lo spettrometro.

Il “metodo di Bessel”, basato sulla reversibilità della luce, è stato utilizzato per misurare la lunghezza focale dell’obiettivo dopo la stampa 3D. Hanno notato che è possibile fabbricare obiettivi convergenti con lunghezze focali che “concordano ragionevolmente bene”, con l’obiettivo lucidato che differisce solo di 0,6.

Gli autori hanno anche sottolineato che esiste una differenza tra la lunghezza focale teorica e quella sperimentale, ma ritengono che ciò avvenga perché la lucidatura “altera i raggi” della curvatura dell’obiettivo. Esistono anche altri “limiti intrinseci” che incidono sulle prestazioni dell’obiettivo, quali approssimazioni a una superficie curva nel software 3D, risoluzione di stampa di Ember e problemi di anisotropia.

“Uno dei risultati più interessanti di questo lavoro è stata la produzione di reticoli di diffrazione mediante la stampa 3D. Un’analisi del modello di diffrazione prodotto da questi reticoli stampati ha prodotto stime sulla periodicità della fenditura e sull’effettiva larghezza della fessura ”, hanno concluso gli autori. “Questi reticoli sono unici perché l’effettiva larghezza della fessura riempie l’intero volume della parte stampata. Questo aspetto consente di integrare due o più dispositivi ottici in una singola parte stampata. Ad esempio, la produzione di una lente combinata con una griglia di diffrazione.

“Per quanto a conoscenza degli autori, nella letteratura accademica non sono stati segnalati reticoli stampati in 3D che utilizzano queste tecniche e non sono stati prodotti resoconti di una griglia stampata completamente caratterizzata. Questo lavoro discute ulteriormente l’uso di tecniche di produzione additiva, in particolare il metodo DLP, e studia l’effetto dello spessore dello strato sui reticoli risultanti. Gli effetti della polimerizzazione a strati sul prodotto finale hanno dimostrato di influenzare il modo in cui la luce può essere diffratta, producendo quindi un metodo per la produzione di reticoli di diffrazione sintonizzabili e ripetibili. “

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