基于FDM技术，LLNL用定制油墨成功3D打印高性能光学玻璃元件

2018年4月3日，南极熊获悉，加利福尼亚州劳伦斯利弗莫尔国家实验室（LLNL）的一个研究小组，最近在3D打印光学领域取得激动人心的新突破。 从事光学项目的科学家和工程师开发出一种新的3D打印技术，该技术使用特制的墨水从定制的3D打印机中挤出。 他们成功地打印了具有高级光学特性的小型测试件，可以与许多市售玻璃产品相媲美，现在已经为创新的3D打印工艺申请了专利。

我们之前报道过LLNL的3D打印光学工作，过去几年，许多3D打印光学技术被尝试过，例如Fraunhofer IOF和Micron3DP，通常使用玻璃丝和先进的SLA工艺。 LLNL的研究人员率先提出使用FDM熔融沉积技术结合定制3D打印油墨来改进玻璃制造。

打印光学器件的困难在于玻璃的折射率对热敏感，为了解决这个问题，研究人员选择以糊状形式存放LLNL开发的特殊材料，然后加热整个打印品以定型。 这意味着玻璃能够保持均匀的折射率，从而消除了可能导致光学功能下降的任何光学畸变。

定制的3D打印油墨由不同的二氧化硅和二氧化钛颗粒的浆料形成。 他们进行了微调，以便打印具有特定热学和机械性能以及高光学性能的玻璃。

“从熔融玻璃打印出来的成分通常会在3D打印过程中显示出纹理，即使您打算抛光表面，您仍然可以看到打印过程的证据，”LLNL化学工程师Rebecca Dylla-Spears说， 该项目的主要研究人员“，这种方法使我们能够获得光学所需的指数均匀性，现在我们可以采取这些组件并做一些有趣的事情。”

最初打印的测试件很小，但现在该技术已被证实，许多可能的应用程序可用于测试。可以用几何结构和组成变化来制造光学器件，这是使用更传统的制造方法无法实现的。例如，3D打印技术可以用来制造可以抛光的折射率渐变的透镜，这将取代用于传统曲面透镜的更昂贵的抛光技术。

LLNL研究人员参与了这项研究包括Nikola Dudukovic, Michael Johnson, Du Nguyen, Timothy Yee, Garth Egan, April Sawvel, William Steele, Lana Wong, Paul Ehrmann, Theodore Baumann, Eric Duoss, and Tayyab Suratwala。他们的工作在一篇题为“‘3D Printed Optical Quality Silica and Silica–Titania Glasses from Sol–Gel Feedstocks’的论文中详细介绍，发表在“Advanced Materials Technologies”杂志上。

Dylla-Spears说：“增材制造为我们提供了一种新的自由度，以我们以前无法做到的方式组合光学材料。 “它开辟了过去不存在的新设计空间，允许设计材料内的光学形状和光学特性。”

编译自：3ders