محققان موسسه فیزیک چهارم در دانشگاه اشتوتگارت زنده بودن میکرواپتیک های مبتنی بر پلیمر چاپ سه بعدی را در یک محیط لیزری سخت نشان داده اند.
به تفصیل در مجله اپتیک، این مطالعه استفاده از فناوری چاپ سه بعدی را برای تولید مستقیم اپتیک های ریزمقیاس بر روی فیبرهای نوری، ادغام یکپارچه فیبرها و کریستال های لیزر در یک نوسانگر لیزری تشریح می کند. با حفظ پایداری، لیزر هیبریدی حاصل خروجی ثابتی بیش از 20 میلی‌وات در 1063.4 نانومتر تولید می‌کند که به حداکثر 37 میلی‌وات می‌رسد. چیزی که این لیزر را متمایز می کند ترکیبی از فشرده بودن، دوام و مقرون به صرفه بودن لیزرهای مبتنی بر فیبر به همراه ویژگی های همه کاره لیزرهای حالت جامد مبتنی بر کریستال، از جمله قدرت ها و رنگ های مختلف است. این تحقیق نشان دهنده پیشرفت قابل توجهی در جهت ایجاد لیزرهای مقرون به صرفه، کوچک و قابل اعتماد است، به ویژه برای سیستم های لیدار در وسایل نقلیه خودران.
سیمون آنگستنبرگر، سرپرست تیم تحقیقاتی، چهارمین موسسه فیزیک دانشگاه اشتوتگارت، گفت: «ما با استفاده از چاپ سه‌بعدی برای ساخت میکرواپتیک‌های با کیفیت بالا به‌طور مستقیم بر روی الیاف شیشه‌ای که در داخل لیزرها استفاده می‌شوند، اندازه لیزر را به میزان قابل توجهی کاهش دادیم». این اولین پیاده‌سازی چنین اپتیک‌های پرینت سه بعدی در یک لیزر واقعی است که آستانه آسیب و پایداری بالای آنها را برجسته می‌کند.
از لیزرهای حجیم گرفته تا نیروگاه های فشرده با اپتیک های چاپ سه بعدی
چهارمین موسسه فیزیک در دانشگاه اشتوتگارت به طور فعال در پیشرفت میکرواپتیک چاپ سه بعدی، به ویژه در زمینه چاپ مستقیم بر روی الیاف، مشارکت داشته است. با استفاده از روش چاپ سه بعدی پلیمریزاسیون دو فوتون، محققان به ایجاد اپتیک های کوچک با دقت بالا دست یافتند و عملکردهای جدیدی مانند اپتیک آزاد و سیستم های لنز پیچیده را معرفی کردند.
در این مطالعه، از یک چاپگر سه بعدی Nanoscript برای ایجاد عدسی هایی با قطر 0.25 میلی متر و ارتفاع 80 میکرون مستقیماً بر روی فیبری با ابعاد مشابه از طریق پلیمریزاسیون دو فوتونی استفاده شد. این روش شامل طراحی یک عنصر نوری با استفاده از نرم افزار تجاری، قرار دادن فیبر در چاپگر سه بعدی و اجرای چاپ ساختار پیچیده بر روی انتهای فیبر بود. دقت در تراز کردن چاپ با فیبر و اطمینان از دقت در فرآیند چاپ، جنبه های مهم این روش دقیق بود.
پس از چاپ، محققان لیزر و حفره آن را مونتاژ کردند و به جای آینه های سنتی از الیاف استفاده کردند. این رویکرد منجر به یک لیزر فیبر کریستال هیبریدی شد، با لنزهای چاپی که نور را به داخل و خارج از کریستال لیزر متمرکز و جمع آوری می کند. سپس فیبرها در یک پایه محکم شدند تا پایداری سیستم را افزایش داده و حساسیت به تلاطم هوا را کاهش دهند، که منجر به ایجاد یک ضخامت فشرده 5×5 سانتی متری شد.2 سیستم لیزری
در طی چندین ساعت، توان لیزر تحت نظارت مستمر قرار گرفت و تأیید کرد که اپتیک چاپ شده هیچ خرابی نشان نمی‌دهد و بر خواص طولانی‌مدت لیزر تأثیر منفی نمی‌گذارد. تصاویر میکروسکوپ الکترونی روبشی از اپتیک پس از استفاده در حفره لیزر هیچ آسیب قابل مشاهده ای را نشان نداد. محققان در حال حاضر بر روی بهینه‌سازی کارایی اپتیک چاپی، کاوش در فیبرهای بزرگتر و طرح‌های مختلف لنز برای افزایش توان خروجی و گزینه‌های سفارشی‌سازی برای کاربردهای خاص تمرکز کرده‌اند.
آنگستنبرگر گفت: «تا به حال، اپتیک‌های چاپ سه‌بعدی عمدتاً برای کاربردهای کم مصرف مانند آندوسکوپی استفاده می‌شدند. به عنوان مثال، توانایی استفاده از آنها با برنامه های پرقدرت می تواند برای لیتوگرافی و علامت گذاری لیزری مفید باشد. ما نشان دادیم که این میکرواپتیک‌های سه‌بعدی چاپ شده روی فیبرها می‌توانند برای متمرکز کردن مقادیر زیادی نور در یک نقطه مورد استفاده قرار گیرند، که می‌تواند برای کاربردهای پزشکی مانند تخریب دقیق بافت سرطانی مفید باشد.
پیشرفت در فناوری لیزر
در مصاحبه ای با صنعت چاپ سه بعدی، رئیس L-PBF در Fraunhofer IAPT، Philipp Kohlwes، بینش هایی را در مورد تحقیقات شکل دهی پرتو این موسسه برای افزایش پایداری و بهره وری در چاپ سه بعدی فلزی به اشتراک گذاشت. این تحقیق بر روی تطبیق پروفیل‌های لیزری برای بهینه‌سازی انرژی ورودی ذوب ذوب در همجوشی بستر پودر لیزری (LPBF) متمرکز شد و به مسائل ناشی از پروفایل‌های سنتی گاوسی پرداخت. برای تنظیم پروفیل لیزری ضروری است، شکل دادن پرتو توزیع یکنواخت دما را تضمین می کند. این فناوری مزایایی مانند کنترل ریزساختار پیشرفته، صرفه جویی در هزینه بالقوه و چاپ تا 2.5 برابر سریعتر را به همراه دارد که به افزایش بهره وری کمک می کند.
سال گذشته در ژانویه، 3DM Digital Manufacturing از فناوری پرده برداری کرد که به کاربران امکان می داد لیزر پرینت سه بعدی Selective Laser Sintering (SLS) خود را برای مواد یا کاربردهای خاص سفارشی کنند. با استفاده از لیزرهای کوانتومی آبشار، لیزر اختصاصی این شرکت طول موج های قابل تنظیم، جذب لیزر سریعتر و سطح بالایی را ارائه می دهد. با کاربردهایی در تولید پلیمر، هدف این فناوری مقیاس پذیر گسترش سهم بازار پرینت سه بعدی صنعتی است.
همه را بخوانید پوشش صنعت چاپ سه بعدی از Formnext 2023.
چه می کند آینده پرینت سه بعدی برای ده سال آینده نگه دارید؟
چی چالش های مهندسی آیا در دهه آینده باید در بخش تولید مواد افزودنی مورد توجه قرار گیرد؟
برای به روز ماندن از آخرین اخبار پرینت سه بعدی، فراموش نکنید که مشترک شوید خبرنامه صنعت چاپ سه بعدی یا ما را دنبال کنید توییتر، یا صفحه ما را در آن لایک کنید فیس بوک.
وقتی اینجا هستید، چرا مشترک ما نمی شوید یوتیوب کانال؟ شامل بحث، خلاصه، فیلم کوتاه، و پخش مجدد وبینار.
آیا به دنبال شغل در صنعت تولید مواد افزودنی هستید؟ بازدید کنید مشاغل پرینت سه بعدی برای انتخاب نقش ها در صنعت
تصویر برجسته نشان می‌دهد که محققان لنزهای میکروسکوپی را مستقیماً روی فیبرهای نوری چاپ کرده‌اند و به آنها اجازه می‌دهد تا فیبرها و کریستال‌های لیزر را در یک نوسانگر لیزری به‌طور فشرده ترکیب کنند. عکس از Moritz Floess و Simon Angstenberger، چهارمین موسسه فیزیک دانشگاه اشتوتگارت در آلمان.
منبع: https://3dprintingindustry.com/news/university-of-stuttgart-researchers-develop-new-high-power-3d-printed-micro-optics-for-compact-lasers-227403/?utm_source=rss&utm_medium=rss&utm_campaign=university-of-stuttgart-researchers-develop-new-high-power-3d-printed-micro-optics-for-compact-lasers
