Напечатанные объекты, к сожалению, не отличаются гладкой поверхностью, что совершенно неприемлемо при производстве оптики. Может быть поэтому 3D печать еще не прижилась в этом сегменте промышленности. Однако ученые из Стэнфордского университета Nina Vaidya и Olav Solgaard, кажется, смогли решить эту проблему — их напечатанные изделия имеют нанометровую шероховатость (на фото слева направо: напечатанный объект, объект после сглаживания и завершенное изделие).

Все дело в специальной полимерной смеси, отверждаемой под ультрафиолетовыми лучами и наносимой на нужный объект, будь то будущая линза или зеркало. «Мы пробовали ряд методов сглаживания, включая обработку огнем, полировку парами ацетона, распыление полимерных покрытий и механическую полировку», — объясняют исследователи. «Ни один из этих методов не создает гладкие поверхности нанометрового масштаба, необходимые для оптических применений. Чтобы соответствовать этому критерию шероховатости поверхности, мы покрыли печатную оптику отверждаемой ультрафиолетовым излучением полимерной смесью, состоящей из метакрилатов, акрилатов и полимеров на основе уретана. Этот гель привел к образованию гладких и жестких пленок, которые хорошо прилипали к печатным поверхностям. По сравнению с тепловым отверждением УФ-отверждение минимизирует усадку полимера, что максимизирует гладкость поверхности и конформное покрытие».

Сам процесс протекает в несколько этапов и вот основные из них. Первое, что необходимо сделать это промыть деталь и тщательно просушить ее в духовке с низкой температурой. Затем поместить все в вакуум для дегазации на несколько часов и только после этого приступить к нанесению покрытия. После чего нужно снова поместить покрытую деталь в вакуумную камеру, чтобы удалить излишки воздуха. И, наконец, удаление излишков геля, например, вращением в 1400 об/мин на продолжении 3-5 минут. Последний этап, как уже несложно догадаться, ультрафиолетовое отверждение.

Исследователи протестировали технику как с плоскими, так и с параболическими поверхностями зеркал, иммерсионными линзами и везде качество поверхности полностью отвечало всем требованиям — шероховатость снизилась до менее чем 3 нанометра. В качестве метода 3D печати была выбрана SLA технология и восковые 3D принтеры.