Voor de eerste keer, onderzoekers van het Lawrence Livermore National Laboratory (LLNL) hebben met succes 3D-geprinte brillen van optische kwaliteit, vergelijkbaar met commerciële glasproducten die momenteel op de markt verkrijgbaar zijn.

In een studie gepubliceerd in het tijdschrift Geavanceerde materiaaltechnologieën , Wetenschappers en ingenieurs van LLNL beschrijven met succes het afdrukken van kleine teststukken van door het laboratorium ontwikkelde inkt met eigenschappen "binnen het bereik van commerciële optische brillen".

Omdat de brekingsindex van glas gevoelig is voor zijn thermische geschiedenis, het kan moeilijk zijn om ervoor te zorgen dat glas bedrukt vanuit de gesmolten fase zal resulteren in de gewenste optische prestaties, aldus onderzoekers. Door het door LLNL ontwikkelde materiaal in pastavorm te deponeren en vervolgens de hele afdruk te verwarmen om het glas te vormen, wordt een uniforme brekingsindex verkregen, het elimineren van optische vervorming die de functie van de optiek zou verslechteren.

"Componenten die uit gesmolten glas zijn geprint, vertonen vaak textuur van het 3D-printproces, en zelfs als je het oppervlak zou polijsten, je zou nog steeds bewijs zien van het drukproces in het bulkmateriaal, " zei LLNL chemisch ingenieur Rebecca Dylla-Spears, hoofdonderzoeker van het project. "Deze aanpak stelt ons in staat om de indexhomogeniteit te verkrijgen die nodig is voor optica. Nu kunnen we deze componenten nemen en iets interessants doen."

De aangepaste inkten, gericht op het vormen van silica en silica-titania glas, stellen onderzoekers in staat om de optische, thermische en mechanische eigenschappen, zei Dylla-Spears. Voor de studie, onderzoekers drukten klein, eenvoudig gevormde optiek als proof of concept, maar Dylla-Spears zei dat de techniek uiteindelijk zou kunnen worden toegepast op elk apparaat dat glasoptiek gebruikt en zou kunnen resulteren in optica gemaakt met geometrische structuren en met samenstellingsveranderingen die voorheen onbereikbaar waren met conventionele productiemethoden. Bijvoorbeeld, gradiëntbrekingsindexlenzen kunnen plat worden gepolijst, ter vervanging van duurdere polijsttechnieken die worden gebruikt voor traditionele gebogen lenzen.

"Additive manufacturing geeft ons een nieuwe mate van vrijheid om optische materialen te combineren op manieren die we voorheen niet konden, "Dylla-Spears zei. "Het opent een nieuwe ontwerpruimte die in het verleden niet bestond, waardoor het ontwerp van zowel de optische vorm als de optische eigenschappen in het materiaal mogelijk is."