在家低成本制作透镜

0.材料准备

模具硅胶、环氧树脂AB胶、3D打印机、肥皂水、亚克力、砂纸、研磨膏、羊毛/布轮抛光机。

1.使用环氧树脂

制作精准透镜一般需要比较多的校准设备,这里只讲低成本的实现在家制作透镜的方法。

我们需要先通过一些光学软件来设计镜片,得到目标镜片的尺寸,再通过3D建模一个或者多个部分以精确得到原型镜片的模型。

这里如果用的是热熔打印机和PLA材料可以通过PLA抛光液让表面柔顺,但可能会导致一些精度问题,建议不使用抛光液抛光。直接用硅胶倒模AB胶制作倒模模具,往得到的倒模模具里加入环氧树脂AB胶,等待凝固即可取出,再对其进行打磨抛光,这样对比抛光液提前抛光精度会稍微高一些。

如果用的是光固化的打印机就可以直接制作硅胶倒模了,用硅胶倒模AB胶制作倒模模具,往得到的倒模模具里加入环氧树脂AB胶,等待凝固即可取出,再对其进行打磨抛光。

2.使用亚克力

网上购买合适大小的亚克力,用车床加工,设计刀路车出形状,再打磨和抛光镜面就好了。

3.抛光镜片

先使用目数大的砂纸打磨,然后换目数小的砂纸打磨,用目数小的砂纸打磨时可以加一些肥皂水,打磨至看不见大的划痕时清洗镜片然后擦干,换使用研磨膏摩擦,和上边一样打磨至差不多的时候可以换目数更小的研磨膏,观感差不多时就可以结束打磨了,有条件的可以清洗擦干上羊毛/布轮抛光机。一般工厂流水线用的大布轮加青蜡,这种上了蜡的镜片处理完之后需要用热肥皂水清洗。

这里只做简单的教学,如果想学抛光更详细的流程可以去找一些教程或者上一些视频网站看他们怎么操作的。

视频来自https://www.youtube.com/watch?v=Ur74MgEGGSM

以制作谷歌眼镜的透镜为例

光学原理图 源自谢煜的回答 – 知乎 https://www.zhihu.com/question/20276179/answer/16555199

根据原理图很容易就能做出这个透镜模型,它有两块小透镜组成,我们可以使用上边的环氧树脂方法来建模倒模灌入凝固,中间这层一般来说是需要镀膜的,这里我建议使用按照和做镜片环氧树脂AB胶比例不一样的环氧树脂比例来做粘合剂,这样子这个反射层的密度和镜片就不一样了,但这里只是理论,我还没有实际去验证。如此而来就能以不需要去工厂定制的条件得到一块你需要的透镜,但如果需要更精确的透镜则需要去工厂定制。

总结

总的来说,从实施方面和自由度方面更优的是使用环氧树脂的方案。

环氧树脂

种类太多了,因此没得到塑料分类。淘宝上购买环氧树脂滴胶就可以了,据一些文章说环氧树脂是比较容易老化,但是制作成本确实不高,可以留着模具需要的时候制作。

树脂的是不饱和聚酯树脂的,属于热固性塑料。由液态树脂加固化剂生产。饱和聚酯树脂,一般是由不饱和二元酸二元醇或者饱和二元酸不饱和二元醇缩聚而成的具有酯键和不饱和双键的线型高分子化合物。通常,聚酯化缩聚反应是在190~220℃进行,直至达到预期的酸值(或粘度),在聚酯化缩反应结束后,趁热加入一定量的乙烯基单体,配成粘稠的液体,这样的聚合物溶液称之为不饱和聚酯。绝大多数不饱和聚酯树脂的热变形温度都在50~60℃。

环氧树脂在可见光范围具有很高的透过率,某些波长的透过率甚至超过了95%,但环氧树脂在紫外光范围的吸收损耗较大,波长小于380 nm 时,透过率迅速下降。硅树脂在可见光范围透过率接近92%,在紫外光范围内要稍低一些,但在320 nm时仍然高于88%,表现出很好的紫外光透射性质;石英玻璃在可见光和紫外光范围的透过率都接近95%,是所有材料里面紫外光透过率最高的。

——来源链接:https://www.jiaheu.com/topic/42936.html 段落:紫外LED封装材料研究 1、材料光学透过率特性

亚克力

PMMA是热塑性的,用注塑机生产。亚克力也叫PMMA或者亚加力。都是英文acrylic 的中文叫法,翻译过来其实就是有机玻璃。化学名称为聚甲基丙烯酸甲酯。香港人多叫亚加力,是一种开发较早的重要热塑性塑料,具有较好的透明性、化学稳定性和耐候性,易染色,易加工,外观优美,在建筑业中有着广泛的应用。有机玻璃产品通常可以分为浇注板、挤出板和模塑料。MMA的熔点较低:PMMA的熔点约130–140 °C (265–285 °F)比玻璃约1000度的高温低很多。

引文:可见光,PMMA是目前最好的聚合物透明材料,具有92%的透光率,高于玻璃。
——来源链接:http://www.sell-pc.cn/newsdetail-1670.html

知乎:透明塑料有哪些种类?各有什么优势和缺点?

https://www.zhihu.com/question/66841249