Para peneliti telah mengembangkan lapisan film optik yang sangat tipis yang meningkatkan kualitas cahaya yang digunakan dalam printer 3D resin berbasis LCD. Kemajuan ini membantu memastikan bahwa detail kecil direproduksi dengan presisi, yang dapat membuatnya mungkin untuk mencetak produk berstandar medis atau industri dengan biaya yang lebih rendah.
Berlangganan ke kaminewsletteruntuk pembaruan berita teknologi terbaru.
Cetak 3D berbasis resin, atau fotopolimerisasi dalam wadah, menggunakan cahaya dengan panjang gelombang pendek untuk memproyeksikan pola pada resin fotoaktif cair. Meskipun pendekatan manufaktur tambahan ini memungkinkan bagian yang sangat detail dan halus, beberapa sistem hemat biaya mengandalkan backlight LCD yang dapat mengurangi akurasi pencetakan.
Printing 3D cairan berbasis LCD mengalami ketidakteraturan permukaan atau ketidakakuratan dimensi karena distribusi sudut cahaya yang tidak tepat dari sistem backlight yang digunakan,” kata kepala tim peneliti Ding-Zheng Lin dari Universitas Ilmu dan Teknologi Taiwan. “Tujuan kami adalah memperbaiki masalah ini tanpa meningkatkan ukuran perangkat, sehingga meningkatkan kinerja cetak ke tingkat profesional.
Di jurnalOptical Materials Express, yangpeneliti menggambarkanfilm kolimasi struktur dua sisi mereka, yang mereka gunakan untuk membuat sistem backlight LCD prototipe untuk pencetakan 3D.
Film membuat cahaya yang dipancarkan oleh sistem backlight sangat kolimasi, artinya sinar cahaya bergerak dalam garis sejajar hampir sempurna dengan sedikit penyebaran, sekaligus meningkatkan seragamitas cahaya, memastikan intensitas cahaya didistribusikan secara merata di area pencetakan.
“Teknologi ini bisa membuat memungkinkan penggunaan sistem cetak 3D yang murah untuk membuat model gigi, desain perhiasan, dan prototipe teknik dengan dimensi yang tepat dan permukaan mengilap,” kata Lin, yang menambahkan bahwa teknologi ini juga bisa meningkatkan presisi printer tingkat konsumen.
Kemungkinan besar ini memungkinkan konsumen menggunakan printer 3D di rumah untuk membuat cangkang dasi telinga khusus yang pas di telinga mereka atau bagian mekanis jam tangan presisi.
Penyaringan cahaya presisi
Dalam fotopolimerisasi dalam wadah, resin dipermukaan dengan cahaya UV lapis demi lapis seiring menyerap cukup energi. Untuk menjaga biaya sistem tetap rendah, beberapa sistem pencetakan 3D ini menggunakan sistem backlight LCD—modul penerangan optik datar yang memungkinkan cahaya UV dari array lensa LED untuk memperkuat seluruh lapisan sekaligus—namun menghadapi tantangan terkait intensitas cahaya dan keseragaman spektral.
Dalam pekerjaan baru, para peneliti merancang lapisan yang bertindak seperti filter cahaya presisi untuk sistem backlight LCD. Mereka mencapai ini dengan menggunakan perangkat lunak simulasi film optik untuk menghitung parameter geometris optimal untuk array mikroskopis dari bahan khususlensa lenticulardan struktur mikro trapezoidal, yang memanipulasi cahaya di kedua sisi film. Ini memungkinkan koreksi optik dalam ruang yang sangat tipis.
Ketika cahaya dari backlight melewati film, cahaya yang tersebar dibiaskan dan disusun ulang, akhirnya menyebar merata ke area pencetakan. Cahaya yang jatuh di luar sudut keluar dipantulkan kembali ke modul yang sangat reflektif untuk didaur ulang.
Dibandingkan teknologi yang ada, seperti susunan lensa yang besar atau film struktur sisi tunggal yang lebih lama, film sisi ganda kami lebih tipis sekaligus lebih presisi dan hemat biaya,” kata Lin. “Ini memungkinkan detail kecil direproduksi secara akurat sambil menghemat ruang di dalam printer 3D, dan sangat cocok untuk produksi massal serta integrasi ke dalam perangkat berbasis konsumen.
Koreksi kolimasi dan seragam cahaya yang lebih baik
Untuk menganalisis film dua sisi, para peneliti membangun sistem pengukuran berdasarkan alat pengukur cahaya khusus yang disebut fotometer bergantung sudut. Ini memungkinkan mereka mengukur sudut divergensi sinar dan distribusi intensitas cahaya yang melewati film tersebut.
Data menunjukkan peningkatan yang signifikan untuk kolimasi sinar yang tepat dan distribusi cahaya yang sangat merata, membuktikan bahwa desain film sangat efektif.
Para peneliti juga membuat modul backlight prototipe dengan mengintegrasikan dua lapisan film sisi ganda dengan difuser. Mereka menunjukkan bahwa modul ini menunjukkan keseragaman intensitas lebih dari 81% dan cahaya bersifat relatif arah daripada tersebar luas (lebar puncak pertama FWHM di bawah 10°).
Para peneliti sekarang sedang bekerja untuk terus meningkatkanefisiensi penggunaan cahayadengan mengurangi kehilangan energi dan menguji kinerja di bawah berbagai panjang gelombang cahaya untuk memastikan kompatibilitas dengan berbagai jenis resin pencetakan 3D.
Informasi lebih lanjut:Zi-Jain Zhang dkk, Film kolimasi struktur dua sisi (DSSCF) untuk backlight langsung dalam layar cair kristal kontras tinggi dan pencetakan 3D,Optical Materials Express(2026).DOI: 10.1364/ome.593296
Disediakan oleh Optica
Cerita ini pertama kali diterbitkan diTech Xplore.
