εταιρικά νέα για Η ανάλυση της τεχνολογίας σχηματισμού ακριβείας των οπτικών ασφαιρικών φακών

Ανάλυση Τεχνολογίας Χύτευσης Ακριβείας Οπτικών Ασφαιρικών Φακών 

Η τεχνολογία χύτευσης είναι μια διαδικασία κατασκευής οπτικών εξαρτημάτων υψηλής ακρίβειας. Περιλαμβάνει την τοποθέτηση μαλακωμένου γυαλιού σε καλούπια υψηλής ακρίβειας, όπου διαμορφώνεται απευθείας σε οπτικά μέρη που πληρούν τις απαιτήσεις χρήσης μέσω χύτευσης ενός σταδίου υπό συνθήκες θέρμανσης, πίεσης και έλλειψης οξυγόνου.

Από την επιτυχή ανάπτυξή της στα μέσα της δεκαετίας του 1980, αυτή η τεχνολογία έχει εξελιχθεί εδώ και δεκαετίες και τώρα αποτελεί μία από τις πιο προηγμένες μεθόδους κατασκευής οπτικών εξαρτημάτων στον κόσμο, φτάνοντας σε πρακτικά στάδια παραγωγής σε πολλές χώρες.

Η ευρεία υιοθέτηση αυτής της τεχνολογίας αντιπροσωπεύει μια επαναστατική πρόοδο στην επεξεργασία οπτικών γυάλινων εξαρτημάτων. Επιτρέποντας την άμεση χύτευση ασφαιρικών οπτικών εξαρτημάτων ακριβείας, εγκαινίασε μια εποχή όπου η ασφαιρική οπτική γυαλιού μπορεί να ενσωματωθεί ευρέως σε οπτικά όργανα.

Ως εκ τούτου, αυτή η καινοτομία έχει μεταμορφώσει τον σχεδιασμό οπτικών συστημάτων: μειώνοντας το μέγεθος και το βάρος των οργάνων, εξοικονομώντας υλικά, μειώνοντας τους φόρτους εργασίας επίστρωσης και συναρμολόγησης, μειώνοντας το κόστος, ενώ ταυτόχρονα βελτιώνει την οπτική απόδοση και την ποιότητα απεικόνισης.

Πλεονεκτήματα των Χυτευμένων Οπτικών Γυάλινων Εξαρτημάτων:

1. Εξαλείφει τις παραδοσιακές διαδικασίες λείανσης, στίλβωσης, περιθωριοποίησης και κεντραρίσματος, ενώ επιτυγχάνει υψηλή διαστατική ακρίβεια, ακρίβεια επιφανειακού σχήματος και χαμηλή τραχύτητα επιφάνειας.
2. Μειώνει τις απαιτήσεις για εξοπλισμό παραγωγής, βοηθητικά εργαλεία, χώρο εργοστασίου και εξειδικευμένο εργατικό δυναμικό – επιτρέποντας υψηλή παραγωγικότητα ακόμη και σε μικρά εργαστήρια.
3. Διευκολύνει την οικονομική μαζική παραγωγή ασφαιρικών οπτικών εξαρτημάτων ακριβείας.
4. Εξασφαλίζει διαστατική ακρίβεια και επαναληψιμότητα μέσω ακριβούς ελέγχου των παραμέτρων θερμοκρασίας και πίεσης.
5. Επιτρέπει τη χύτευση μικρών συστοιχιών ασφαιρικών φακών.
6. Επιτρέπει την ενσωμάτωση οπτικών εξαρτημάτων με επιφάνειες αναφοράς στερέωσης σε μεμονωμένες μονάδες.

Τρέχουσες Προδιαγραφές Παραγωγής για Ασφαιρικά Εξαρτήματα:

• Διάμετρος: 2–50 mm (ανοχή ±0,01 mm)

• Πάχος: 0,4–25 mm (ανοχή ±0,01 mm)

• Ακτίνα καμπυλότητας: ≥5 mm

• Ακρίβεια επιφανειακού σχήματος: 1,5λ

• Τραχύτητα επιφάνειας: Συμμορφώνεται με το U.S. Military Standard 80-50

• Έλεγχος δείκτη διάθλασης: ±5×10⁻⁴

• Ομοιογένεια διάθλασης: <5×10⁻⁶

• Διπλοειδής: <0,01λ/cm

Βασικές Πτυχές της Τεχνολογίας Χύτευσης Γυαλιού Ακριβείας

Αυτή η ολοκληρωμένη τεχνολογία απαιτεί εξειδικευμένες μηχανές χύτευσης, καλούπια υψηλής ποιότητας και βελτιστοποιημένες παραμέτρους διεργασίας. Τα κρίσιμα στοιχεία περιλαμβάνουν μεθόδους χύτευσης, επιλογή γυαλιού, προετοιμασία τεμαχίων και υλικά/κατασκευή καλουπιών.

1. Μέθοδοι Χύτευσης
Η χύτευση ακριβείας έγινε εφικτή μέσω της ανάπτυξης υλικών καλουπιών που αντιστέκονται στην πρόσφυση στο μαλακωμένο γυαλί. Οι πρώτες μέθοδοι περιελάμβαναν την έκχυση τεμαχίων λιωμένου γυαλιού σε καλούπια >50°C πάνω από τη θερμοκρασία μετάπτωσης του γυαλιού (Tg), προκαλώντας πρόσφυση, πορώδες, ελαττώματα επιφάνειας και κακή ακρίβεια μορφής.

Σύγχρονη Ισοθερμική Πίεση:

• Χρησιμοποιεί ειδικά σχεδιασμένα καλούπια

• Θερμαίνει το γυαλί και τα καλούπια μαζί κοντά στο σημείο μαλάκυνσης σε περιβάλλοντα χωρίς οξυγόνο

• Εφαρμόζει πίεση σε ομοιόμορφη θερμοκρασία

• Διατηρεί την πίεση ενώ ψύχεται κάτω από το Tg
  (Ιξώδες γυαλιού: ~10⁷·⁶ poise στο σημείο μαλάκυνσης; ~10¹³·⁴ poise στο Tg)
  Πλεονέκτημα: Υψηλής ακρίβειας αναπαραγωγή καλουπιού.
  Περιορισμός: Οι αργοί κύκλοι θέρμανσης/ψύξης μειώνουν την απόδοση.

Βελτιώσεις & Εναλλακτικές:

• Οι ρυθμίσεις πολλαπλών καλουπιών αυξάνουν την παραγωγικότητα (αν και δαπανηρές για ασφαιρικά καλούπια)

• Μη ισοθερμική πίεση: Υψηλότερη ταχύτητα και μεγάλη διάρκεια ζωής καλουπιού λειτουργώντας πιο κοντά στις συνθήκες σχηματισμού τεμαχίων

• Συνεχής Έρευνα και Ανάπτυξη στην άμεση χύτευση ρευμάτων λιωμένου γυαλιού

2. Τύποι Γυαλιού και Τεμάχια
Η ποιότητα των τεμαχίων επηρεάζει άμεσα τα χυτευμένα προϊόντα. Ενώ τα περισσότερα οπτικά γυαλιά είναι χυτεύσιμα, τα γυαλιά με υψηλό σημείο μαλάκυνσης επιταχύνουν την υποβάθμιση του καλουπιού. Τα προτιμώμενα υλικά είναι γυαλιά χαμηλού Tg (∼600°C) που:

• Επιτρέπουν την οικονομικά αποδοτική παραγωγή τεμαχίων

• Εξαιρούν ουσίες επικίνδυνες για το περιβάλλον (π.χ., PbO, As₂O₃)

Απαιτήσεις τεμαχίων:

• Λεία, καθαρή επιφάνεια προ-χύτευσης

• Βελτιστοποιημένη γεωμετρία (σφαιρική, σε σχήμα δίσκου ή μηνίσκου)

• Ακριβής έλεγχος όγκου
  Τα τεμάχια σχηματίζονται συνήθως με ψυχρή λείανση ή θερμή πίεση.

3. Υλικά & Κατασκευή Καλουπιών
Ιδανικές Ιδιότητες Καλουπιού:

• Επιφάνειες οπτικής χωρίς ελαττώματα, που μπορούν να γυαλιστούν

• Αντοχή στην οξείδωση και δομική σταθερότητα σε υψηλές θερμοκρασίες

• Μη αντιδραστικό με γυαλί, εύκολη αφαίρεση από το καλούπι

• Σκληρότητα και αντοχή σε υψηλή θερμοκρασία

Κοινές Λύσεις Καλουπιών:

• Υποστρώματα καρβιδίου επικαλυμμένα με ευγενή μέταλλα/TiN

• Επικαλύψεις άνθρακα/διαμαντοειδούς άνθρακα σε βάσεις SiC/καρβιδίου

• Κεραμικά σύνθετα Cr₂O-ZrO₂-TiO₂

Απαιτήσεις Μηχανικής Ακριβείας:

• Μηχανές CNC εξαιρετικής ακρίβειας (≤0,01 μm ανάλυση)

• Διαμαντένια λειαντικά γρανάζια για διαμόρφωση

• Διαδοχική στίλβωση σε οπτικό φινίρισμα

• Προηγμένη ασφαιρική μετρολογία για ποιοτικό έλεγχο (κρίσιμη για συστοιχίες μικρο-φακών)

4. Εφαρμογές
Οι τρέχουσες δυνατότητες μαζικής παραγωγής περιλαμβάνουν:

• Φακοί ακριβείας σφαιρικοί/ασφαιρικοί (στάνταρ: Ø15 mm; μεγάλοι: Ø50 mm)

• Συστοιχίες μικρο-φακών (μονός φακός: Ø100 μm)

Βασικές Εφαρμογές:
① Στρατιωτικά/πολιτικά οπτικά όργανα (φακοί, πρίσματα, φίλτρα)
② Ασφαιρικοί συζεύκτες οπτικών ινών
③ Φακοί ανάγνωσης οπτικών δίσκων: Ένα χυτευμένο ασφαιρικό αντικαθιστά τρεις σφαιρικούς φακούς, μειώνοντας το βάρος και μειώνοντας το κόστος κατά 30–50% ενώ βελτιώνει τον έλεγχο αξονικής εκτροπής σε υψηλά NAs.
④ Σκοπευτήρες κάμερας, προβολέας/φακός κάμερας ασφαιρικά