"Nous avons délibérément ajouté un flou optique aux faisceaux de lumière utilisés pour cette méthode d'impression 3D afin de fabriquer des composants optiques de précision", a déclaré Daniel Webber du Conseil national de recherches du Canada. "Cela permet de produire des surfaces optiquement lisses."

Dans une étude publiée dans Optica , ces chercheurs démontrent la nouvelle méthode en l'utilisant pour fabriquer une lentille optique plan-convexe de taille millimétrique avec des performances d'imagerie similaires à celles d'une lentille en verre disponible dans le commerce. Ils montrent également que la méthode peut produire des composants optiques prêts à l'emploi en seulement 30 minutes.

"Nous prévoyons que cette méthode sera utile pour le prototypage rapide et rentable de composants optiques en raison du prix abordable de l'imprimante 3D tomographique et des matériaux utilisés", a déclaré Webber. "En outre, la nature inhérente de forme libre de l'impression 3D tomographique pourrait permettre aux concepteurs optiques de simplifier leurs conceptions en remplaçant plusieurs optiques standards par des optiques imprimées aux formes complexes."

Lisser les bords

La fabrication additive volumétrique tomographique est une approche de fabrication relativement nouvelle qui utilise la lumière projetée pour solidifier une résine sensible à la lumière dans des zones spécifiques. Il permet d'imprimer une pièce entière en une seule fois sans aucune structure de support.

Cependant, les méthodes tomographiques existantes ne peuvent pas imprimer directement des lentilles de qualité d'imagerie car les faisceaux en forme de crayon utilisés provoquent des stries qui conduisent à de petites crêtes sur la surface du composant. Bien que les étapes de post-traitement puissent être utilisées pour créer des surfaces lisses, ces approches ajoutent du temps et de la complexité, ce qui supprime l'avantage du prototypage rapide associé à l'impression tomographique.

"La fabrication de composants optiques est coûteuse en raison des spécifications techniques strictes nécessaires au bon fonctionnement d'une lentille, ainsi que du processus de fabrication complexe et long", a déclaré le Dr Webber. "La tomographie floue peut être utilisée pour créer des conceptions de forme libre à faible coût. À mesure que la technologie évolue, elle pourrait permettre un prototypage beaucoup plus rapide de nouveaux dispositifs optiques, ce qui serait utile à tous, des fabricants commerciaux aux inventeurs dans les garages."

Créer de minuscules lentilles

Pour tester la nouvelle méthode, les chercheurs ont d’abord créé une simple lentille plan-convexe et ont montré qu’elle avait une résolution d’imagerie comparable à celle d’une lentille en verre commerciale ayant les mêmes dimensions physiques. Il présentait également une erreur de forme à l'échelle micrométrique, une rugosité de surface inférieure au nanomètre et une fonction d'étalement ponctuel proche de la lentille en verre.

Ils ont également fabriqué un réseau 3x3 de microlentilles en utilisant la tomographie floue et l'ont comparé à un réseau imprimé avec l'impression 3D tomographique conventionnelle. Ils ont constaté qu’il n’était pas possible d’imager une carte de visite avec le réseau imprimé avec des moyens conventionnels en raison de la grande rugosité de la surface, mais cela pouvait être réalisé avec le réseau imprimé avec une tomographie floue. De plus, les chercheurs ont démontré la surimpression d'une lentille sphérique sur une fibre optique, ce qui n'était auparavant possible qu'en utilisant une technique de fabrication additive connue sous le nom de polymérisation à deux photons.

Ils travaillent désormais à améliorer la précision des composants en optimisant la méthode de configuration de la lumière et en intégrant les paramètres des matériaux dans le processus d'impression. Ils souhaitent également introduire l'automatisation du temps d'impression pour rendre le système suffisamment robuste pour un usage commercial.

"L'impression 3D tomographique est un domaine en pleine évolution qui trouve des applications dans de nombreux domaines d'application", a déclaré Webber. "Ici, nous exploitons les avantages intrinsèques de cette méthode d'impression 3D pour fabriquer des composants optiques de taille millimétrique. Ce faisant, nous avons ajouté au répertoire des techniques de fabrication optique une alternative rapide et peu coûteuse qui pourrait potentiellement avoir un impact à l'avenir. technologies."