致力于光学镜片3D打印的Luxexcel 公司宣布已为智能眼镜的下一步增长做好准备，通过镜片专用3D打印设备、材料、软件以及光学领域的专业知识，为智能眼镜市场提供镜片生产解决方案。
目前，带有VR或AR 功能的智能眼镜其中有待改进之处是比较笨重，并且无法同时满足眼镜佩戴者矫正视力的需要。Luxexcel 公司的智能眼镜量产3D打印解决方案将能够改善这些现有问题，制造出嵌入智能功能镜片，并能够满足为日常眼镜佩戴者生产定制化智能眼镜片的需求，使这些佩戴者在使用智能眼镜时，不再需要另外佩戴视力矫正眼镜。
本期，3D科学谷将对Luxexcel 的镜片3D打印技术以及制造功能集成智能镜片的工艺进行解析。
集成波导与LCD屏的3D打印镜片。来源：Luxexcel
轻巧、舒适的智能眼镜
近日Luxexcel 公司对外表示，眼镜产品制造商可以使用Luxexcel成熟的批量生产解决方案，将配镜配方与智能技术相结合，制造具有高级智能功能的规则外观镜片，同时满足客户的视力矫正需求。
Luxexcel 所指的批量生产解决方案是基于材料喷射3D打印技术的解决方案，包含专有的硬件、材料和软件。3D打印解决方案可以在塑料、玻璃等基体材料上进行3D打印，还可以满足客户的气隙要求。
通过这一工艺，波导、全息胶片和LCD屏幕之类的智能设备能够在镜片制造过程中嵌入其中，成为一种集成智能功能的镜片。同时，镜片还可以根据用户的个性化镜片度数配方进行生产。由于3D打印技术无需模具的特点，一次打印中即可制造多种不同度数的镜片，这是实现智能镜片规模化定制生产的基础。
为光学部件特殊要求而优化
根据3D科学谷的市场研究，Luxexcel 在智能组件嵌入式3D打印领域申请了专利。根据Luxexcel ，这种组装光学部件的方法易于实现自动化，并用于大规模生产，而不会损害光学部件的生产所需的精度。借助3D打印技术的优势，这一技术能够快速地按需制造光学部件。
智能镜片制造工艺
Luxexcel 的专利技术包括以下步骤：将基体材料放在基板上并装载到打印设备中；第一打印步骤：将打印材料沉积在基体的第一表面上，建立起中间的第一预结构；第二打印步骤：将打印材料墨滴依次沉积在基体的第二表面上；在第一步骤和第二步骤之间的重新布置步骤中，形成中间的第二预结构，旋转第一预结构，并将第一预结构布置在支撑结构上，支撑结构包括载体子结构，基体材料的延伸部至少部分地搁置在载体子结构上。
在以上工艺中，光学部件3D打印材料以双面打印的方式被打印在基体材料上。通常由于层材料的收缩，在材料固化期间, 3D打印部件不可避免的产生收缩变形。常见的应对策略是，通过前馈或反馈控制来补偿这种收缩效果，也就是在三维结构的设计中对收缩进行预补偿，或者在动态实时监控的基础上，通过调整打印过程来动态补偿物体的形状。然而，这些对策并不能消除收缩效果，而是补偿由此产生的变形。
来源：US 20190009481
不过Luxexcel 在基体材料上进行光学部件3D打印的技术可防止收缩，而无需诉诸于补偿措施。在基体材料上构建的三维结构既保留了其内部分层结构，又保留了其预期的最终形状。这一技术对于制造受到内层变形的负面影响的部件尤为重要，而光学透镜和具有嵌入式组件的需要固定几何位置的部件正是属于这类情况。
另外，基体提供了扩展，包括固定扩展、抗毛细扩展和/或处理扩展。固定扩展的作用是在打印过程中固定预结构。扩展处理功能可以在打印过程中轻松处理光学组件，防止实际打印结构因接触而变质。抗毛细作用扩展的作用是防止毛细作用在重新布置步骤期间和之后将预结构的一部分拖入第一预结构和支撑结构之间的间隙中。这种方式，避免了由于毛细管效应而导致的预结构的不期望的变形，并且防止了第一和/或第二预结构粘合到支撑结构上。
总之，可以说这是一种用于打印具有预期形状，不受变形影响的光学部件的技术，避免了由于毛细管效应而导致的预结构变形，并且防止了第一和/或第二预结构粘合到支撑结构上。这对于光学组件的制造特别有利。
打印中的支撑结构包括变形控制子结构，它们的作用是控制预结构的变形。一方面，变形控制子结构可以保护预结构免于下垂，特别是由于重力而导致的下垂，而且还可以保护由于打印材料收缩而引起的变形，以及由于热膨胀等热效应而引起的变形。另一方面，变形控制子结构可用于在预结构中引起预期的变形，例如，第一预结构可被缓慢地充气以便通过单面打印获得弯月形透镜。
特别光滑的表面
实现以上所描述的部件制造所使用的3D打印技术为一种材料喷射技术，打印头并排且一个接一个地沉积油墨的液滴，逐渐实现三维结构的印刷，在每个沉积步骤中，多个液滴同时被打印头的多个喷嘴喷射出来。
在市场上常见的3D打印技术中，沉积的液滴在固化步骤中的每个沉积步骤之后至少部分固化，Luxexcel 的3D打印技术可以使液滴的沉积与其固化之间经过一定的时间间隔，允许液滴在重力的影响下沿与刚打印的层表面相切的方向流动，从而产生特别光滑的表面，而对于光学透镜来说，光滑度尤为重要。
3D科学谷Review
与很多面向广泛的领域提供3D打印-增材制造技术的企业不同， Luxexcel 从创立之初就聚焦于光学镜片增材制造领域。他们与富有创新精神的眼镜制造商、智能设备制造商或医生合作，探索3D打印技术在光学镜片制造领域的应用。
无需庞大的库存，无需复杂的供应链，更高的产品设计自由度，以及实现定制化镜片批量生产，是 Luxexcel 认为3D打印技术为光学镜片制造行业所带来的特殊意义。对于这一技术为眼镜制造领域所带来的新机会，3D科学谷将持续跟踪。
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