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标题: 悉尼大学科学家首次用桌面3D打印机打印出光纤 [打印本页]

作者: 3D新闻 时间: 2015-8-9 01:17
标题: 悉尼大学科学家首次用桌面3D打印机打印出光纤
3D打印技术似乎要在光纤制造行业掀起一场革命。上个月，天工社曾经报道了南安普顿大学的科学家使用3D打印技术开发具有各种复杂结构和形状的光纤的新闻。近日，悉尼大学又爆出消息，该校的一队科学家找到了一种使用3D打印技术制造光纤的新方法，这种方法不仅能够节省成本和劳力，而且增加了光纤可能的形状和可使用的材料。
延伸阅读：《3D打印光纤预制棒技术或将引爆电信业革命》
悉尼大学这项研究成果已经发表在了《OSA Optics Letters》杂志上，论文题目是《用3D打印的预制棒拉制的空心结构光纤（Air-structured optical fibre drawn from a 3D-printed preform）》。该校的这个研究团队实际上用普通的FDM桌面3D打印技术创造了一种新的预制棒（光纤都是用预制棒拉制成的）。
该研究团队由悉尼大学跨学科光子实验室（iPL）的John Canning教授领导。这个团队首先使用Inventor软件设计出预制棒的形状，然后用澳大利亚本地厂商Deltastine生产的一台Redback-2桌面3D打印机打印了出来。当然，由于是用于光学研究，科学家们在市场上仔细挑选了一款名为SBP的透明线材作为打印材料。所谓的SBP，实际上是用苯乙烯—丁二烯共聚物和聚苯乙烯制成的改性ABS。研究人员在论文中指出，之所以选择SBP，是因为它的透明度、柔韧性，而且扭曲时不会变色。

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这些3D打印好的预制棒再用计算机化的拉丝塔拉伸称成薄光纤。尽管由于之前从没有使用SBP材料制作过光纤，研究团队遇到了一些波折，但是最终的结果是惊人的。研究人员任意选择了一种预制棒的设计，该设计是由实芯周围包围着6个管状洞。他们最初打印的是1.6厘米直径、10厘米长。但是在拉制之后的纤维，有一根直径为712微米另一根为605微米（由于打印设置和材料的一些问题，该纤维截面为椭圆形状）。更重要的是，即使在如此微小的尺度之下，它们仍然保持相同的形状，这样光能够以电信传输频带的形式穿过它们。换句话说，科学家们证明了使用3D打印制作具有独特形状的光缆以用于电信应用的可能性。

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当然，这只是实现3D打印光纤的第一步，研究团队未来还有很多工作要做，包括改进3D打印机的设置、确认拉伸SBP材料所需要的准确温度等，以及更加令人兴奋的是，探索用这种技术制造出各种可能形状的光纤及其用途。该论文还描述了将这种塑料材质的3D打印光纤用于医疗设备的可能性。
当Canning教授被问到他想要创造什么样的我问甘宁教授什么样的几何形状时，他立刻举出了菲涅尔透镜（又名螺纹透镜）的例子（不过这种光学元件已经能够被LUXeXcel公司的光学3D打印技术实现了）。“就今后的几何形状而言，”Canning教授解释说，“3D打印的神奇在于，原则上，你可以实现任何几何形状——这已经是一个很大的挑战。通常在聚合物中，人们会用CNC铣床钻孔，但这是有缺陷的。通常对于周期性的结构，比如光子晶体纤维，通常会用毛细管堆叠的方式获得，但是这种方法无法在光纤的2D横截面上形成周期性的结构，最好的解决方案是制造出不是周期性、但属于准周期的结构，就像菲涅耳纤维上的那样。我们曾经是第一家引入钻孔技术的，讽刺的是，为了制作出第一根菲涅尔纤维我们也曾经在二氧化硅（玻璃）上钻孔——结果为了在一根5厘米长的无开裂预制棒上钻一个结构我们整整花了10个小时。”

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LUXeXcel公司3D打印的菲涅尔透镜。

Canning教授接着指出，玻璃3D打印技术将彻底改变光纤的制造方式。“这是显而易见的，尽管在我们的论文里使用的是成本非常低的聚合物熔融沉积技术，这也限制了分辨率和孔尺寸（作为一名科学家他不得不在现实的预算范围进行研究），但它毕竟清楚地说明了为什么它会彻底改变光纤制造（即使是实芯光纤）。特别是当玻璃3D打印机加入这一行列时——我认为3D打印为光纤研究和光纤的制造带来了一个激动人心的未来。”

来源：天工社

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