Para peneliti mengembangkan metode pencetakan 3D baru yang disebut blur tomography yang dapat dengan cepat menghasilkan lensa mikro dengan kualitas optik kelas komersial. Mereka menggunakan teknik tersebut untuk mencetak serangkaian lensa mikro, yang diperlihatkan sedang dipegang dengan pinset. Kredit: Daniel Webber, Dewan Riset Nasional Kanada
Metode pencetakan 3D baru menghasilkan lensa mikro kelas komersial dengan permukaan halus, yang dapat memajukan desain perangkat optik.
Para peneliti di Kanada telah mengembangkan metode pencetakan 3D baru yang disebut blur tomography yang dapat dengan cepat menghasilkan lensa mikro dengan kualitas optik kelas komersial. Metode baru ini mungkin mempermudah dan mempercepat perancangan dan pembuatan berbagai perangkat optik.
“Kami sengaja menambahkan keburaman optik pada berkas cahaya yang digunakan dalam metode pencetakan 3D ini untuk menghasilkan komponen optik presisi,” kata Daniel Webber dari Dewan Riset Nasional Kanada. “Hal ini memungkinkan produksi permukaan yang halus secara optik.”
Dalam OPTIK, jurnal Optica Publishing Group untuk penelitian berdampak tinggi, para peneliti ini mendemonstrasikan metode baru dengan menggunakannya untuk membuat lensa optik plano-cembung berukuran milimeter dengan kinerja pencitraan yang serupa dengan lensa kaca yang tersedia secara komersial. Mereka juga menunjukkan bahwa metode tersebut dapat menghasilkan komponen optik siap pakai hanya dalam waktu 30 menit.
“Kami mengantisipasi metode ini berguna untuk pembuatan prototipe komponen optik yang hemat biaya dan cepat karena keterjangkauan printer tomografi 3D dan bahan yang digunakan,” kata Webber. “Selain itu, sifat bentuk bebas yang melekat pada pencetakan 3D tomografi dapat memungkinkan perancang optik menyederhanakan desain dengan mengganti beberapa optik standar dengan optik cetak yang memiliki bentuk kompleks.”
Teknik baru ini menggunakan lensa proyeksi khusus untuk mengaburkan sinar laser yang digunakan untuk memadatkan resin peka cahaya. Ini menghasilkan permukaan optik yang halus, yang memungkinkan pencetakan lensa berkualitas komersial seperti yang ditunjukkan di kiri bawah. Kredit: Daniel Webber, Dewan Riset Nasional Kanada
Ratakan Tepinya
Manufaktur aditif volumetrik tomografi adalah pendekatan manufaktur yang relatif baru yang menggunakan cahaya yang diproyeksikan untuk memadatkan resin peka cahaya di area tertentu. Hal ini memungkinkan seluruh bagian dicetak sekaligus tanpa struktur pendukung apa pun. Namun metode tomografi yang ada saat ini tidak dapat langsung mencetak lensa berkualitas gambar karena cahaya seperti pensil yang digunakan menimbulkan guratan-guratan yang menimbulkan benjolan kecil pada permukaan komponen. Meskipun langkah pasca-pemrosesan dapat digunakan untuk membuat permukaan halus, pendekatan ini menambah waktu dan kompleksitas, sehingga menghilangkan keuntungan pembuatan prototipe cepat yang terkait dengan pencetakan tomografi.
“Pembuatan komponen optik mahal karena spesifikasi teknis ketat yang diperlukan agar lensa dapat berfungsi, serta proses pembuatannya yang rumit dan memakan waktu,” kata Dr. Webber. “Tomografi kabur dapat digunakan untuk membuat desain bentuk bebas dengan biaya rendah. Seiring dengan semakin matangnya teknologi, hal ini dapat memungkinkan pembuatan prototipe perangkat optik baru dengan lebih cepat, yang akan berguna bagi semua orang mulai dari produsen komersial hingga penemu yang berbasis di garasi.”
Membuat Lensa Kecil
Untuk menguji metode baru ini, para peneliti pertama-tama menciptakan lensa plano-cembung sederhana dan menunjukkan bahwa lensa tersebut memiliki resolusi pencitraan yang sebanding dengan lensa kaca komersial dengan dimensi fisik yang sama. Ini juga menunjukkan kesalahan bentuk skala mikron, kekasaran permukaan sub-nanometer, dan fungsi penyebaran titik di dekat lensa kaca.
Mereka juga membuat susunan lensa mikro 3×3 menggunakan blur tomografi dan membandingkannya dengan susunan yang dicetak dengan pencetakan 3D tomografi konvensional. Mereka menemukan bahwa tidak mungkin untuk menggambarkan kartu nama dengan susunan yang dicetak dengan cara konvensional karena kekasaran permukaan yang besar, namun hal ini dapat dilakukan dengan susunan yang dicetak dengan tomografi kabur. Selain itu, para peneliti mendemonstrasikan pencetakan berlebih lensa sferis pada serat optik, yang sebelumnya hanya mungkin dilakukan menggunakan teknik manufaktur aditif yang dikenal sebagai two-foton polimerisasi.
Mereka sekarang sedang berupaya memperbaiki komponennya ketepatan dengan mengoptimalkan metode pola cahaya dan dengan memasukkan parameter material ke dalam proses pencetakan. Mereka juga ingin memperkenalkan otomatisasi waktu cetak agar sistemnya cukup tangguh untuk penggunaan komersial.
“Pencetakan 3D tomografi adalah bidang yang berkembang pesat dan digunakan di banyak bidang aplikasi,” kata Webber. “Di sini, kami memanfaatkan keunggulan intrinsik metode pencetakan 3D ini untuk membuat komponen optik berukuran milimeter. Dengan melakukan hal ini, kami telah menambah daftar teknik manufaktur optik dengan alternatif yang cepat dan berbiaya rendah yang berpotensi berdampak pada teknologi masa depan.”
Referensi: “Fabrikasi Mikro-optik menggunakan Blurred Tomography” oleh D. Webber, Y. Zhang, KL Sampson, M. Picard, T. Lacelle, C. Paquet, J. Boisvert, A. Orth, 9 Mei 2024, OPTIK.
DOI: 10.1364/OPTICA.519278.
NewsRoom.id
