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Linsenherstellungstechnik vermeidet teure Formen

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Forscher entwickelten eine Flüssigform aus Tröpfchen, die sie mit Magneten manipulieren können, um Linsen in einer Vielzahl von Formen und Größen herzustellen.

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Forscher der Washington State University und der Ohio State University haben eine kostengünstige und einfache Möglichkeit entwickelt, kundenspezifische Linsen herzustellen, die den Herstellern helfen könnten, die teuren Formen zu vermeiden, die für die optische Fertigung erforderlich sind.

Unter der Leitung von Lei Li, Assistenzprofessor an der School of Mechanical and Materials Engineering, und Doktorand Mojtaba Falahati, entwickelten die Forscher eine Flüssigform aus Tröpfchen, die sie mit Magneten manipulieren können, um Linsen in einer Vielzahl von Formen und Größen herzustellen.

Ihre Arbeit wird in der Zeitschrift Applied Physics Letters veröffentlicht.

Herkömmliche Form- und Gießverfahren zur Herstellung hochwertiger Gläser erfordern teure Metallformen, die die Hersteller auf die Massenproduktion eines Gläsertyps beschränken können.

"Die Formen sind präzise verarbeitet und schwer herzustellen", sagt Li. "Es lohnt sich nicht, ein Werkzeug für die Kleinserienproduktion herzustellen."

Die Forscher stießen auf das Problem, als sie nach Linsen für ihre Arbeit suchten, um einen tragbaren Laborleser am Telefon zu entwickeln, also versuchten sie zunächst, ihre eigenen Linsen in 3D zu drucken, fanden es aber schwierig, die Form der Linse zu kontrollieren.

Dann kamen sie auf die Idee, mit Magneten und Oberflächenspannung von Flüssigkeiten frei fließende Formen herzustellen.

Sie platzierten winzige, magnetische Eisenpartikel in Flüssigkeitströpfchen und bauten eine Vorrichtung, um die Tropfen mit Magneten zu umgeben. Dann gossen sie das in den Linsen verwendete Kunststoffmaterial über das Tröpfchen. Als sie ein Magnetfeld anlegten, nahm der Tropfen eine konische Linsenform an - eine Form für das Kunststofflinsenmaterial. Nachdem sie den Kunststoff ausgehärtet hatten, härtete er aus und hatte die gleichen optischen Eigenschaften und Abbildungsqualität wie ein kommerziell erworbenes Objektiv. Der Flüssigkeitstropfen bleibt getrennt und kann wiederverwendet werden.

Die Magnete können bewegt werden, um das Magnetfeld, die Form der Form und die resultierende Linse zu verändern. Die Forscher verwendeten auch größere oder kleinere Tröpfchen, um Linsen unterschiedlicher Größe herzustellen.

Die Arbeit wurde von der National Science Foundation finanziert.