3D打印技術彷佛要在光纖製造行業掀起一場革命。上個月，3D族曾經報道了南安普頓大學的科學家使用3D打印技術開發具有各種複雜結構和形狀的光纖的新聞。近日，悉尼大學又爆出消息，該校的一隊科學家找到了一種使用3D打印技術製造光纖的新措施，這種措施不僅能夠節省本钱和勞力，而且增加了光纖可能的形狀和可使用的资料。

悉尼大學這項研究结果已經發表在了《OSA Optics Letters》雜誌上，論文題目是《用3D打印的預製棒拉制的空心結構光纖（Air-structured optical fibre drawn from a 3D-printed preform）》。該校的這個研究團隊實際上用普通的FDM桌面3D打印技術創造了一種新的預製棒（光纖都是用預製棒拉製成的）。

該研究團隊由悉尼大學跨學科光子實驗室（iPL）的John Canning传授領導。這個團隊首先使用Inventor軟件設計出預製棒的形狀，然後用澳大利亞本地廠商Deltastine生產的一台Redback-2桌面3D打印機打印了出來。當然，由於是用於光學研究，科學家們在市場上仔細挑選了一款名為SBP的透明線材作為打印资料。所謂的SBP，實際上是用苯乙烯—丁二烯共聚物和聚苯乙烯製成的改性ABS。研究人員在論文中指出，之所以選擇SBP，是因為它的透明度、柔韌性，而且扭曲時不會變色。



這些3D打印好的預製棒再用計算機化的拉絲塔拉伸稱成薄光纖。儘管由於之前從沒有使用SBP资料製作過光纖，研究團隊遇到了一些曲折，然则最終的結果是驚人的。研究人員任意選擇了一種預製棒的設計，該設計是由實芯周圍包圍着6個管狀洞。他們最初打印的是1.6厘米直徑、10厘米長。然则在拉制之後的纖維，有一根直徑為712微米另一根為605微米（由於打印設置和资料的一些問題，該纖維截面為橢圓形狀）。更重要的是，即使在如此微小的尺度之下，它們仍然坚持相同的形狀，這樣光能夠以電信傳輸頻帶的形式穿過它們。換句話說，科學家們證明了使用3D打印製作具有獨特形狀的光纜以用於電信應用的可能性。



當然，這只是實現3D打印光纖的第一步，研究團隊未來還有许多工作要做，，包括改進3D打印機的設置、確認拉伸SBP资料所必要的準確溫度等，以及加倍令人興奮的是，探索用這種技術製造出各種可能形狀的光纖及其用途。該論文還描述了將這種塑料材質的3D打印光纖用於醫療設備的可能性。

當Canning传授被問到他想要創造什麼樣的我問甘寧传授什麼樣的幾何形狀時，他立刻舉出了菲涅爾透鏡（又名螺紋透鏡）的例子（不過這種光學元件已經能夠被LUXeXcel公司的光學3D打印技術實現了）。「就今後的幾何形狀而言，」Canning传授解釋說，「3D打印的神奇在於，原則上，你可以實現任何幾何形狀——這已經是一個很大的挑戰。通常在聚合物中，人們會用CNC銑床鑽孔，但這是有缺陷的。通常對於周期性的結構，比如光子晶體纖維，通常會用毛細管堆疊的方法獲得，然则這種措施無法在光纖的2D橫截面上形成周期性的結構，最好的解決规划是製造出不是周期性、但屬於准周期的結構，就像菲涅耳纖維上的那樣。我們曾經是第一家引入鑽孔技術的，諷刺的是，為了製作出第一根菲涅爾纖維我們也曾經在二氧化硅（玻璃）上鑽孔——結果為了在一根5厘米長的無開裂預製棒上鑽一個結構我們整整花了10個小時。



LUXeXcel公司3D打印的菲涅爾透鏡。

Canning传授接着指出，玻璃3D打印技術將徹底改變光纖的製造方法。「這是顯而易見的，儘管在我們的論文里使用的是本钱异常低的聚合物熔融沉積技術，這也限制了分辨率和孔尺寸（作為一名科學家他不得不在現實的預算範圍進行研究），但它畢竟清楚地說明了為什麼它會徹底改變光纖製造（即使是實芯光纖）。特別是當玻璃3D打印機加入這一行列時——我認為3D打印為光纖研究和光纖的製造帶來了一個激動人心的未來。

3D打印技術彷佛要在光纖製造行業掀起一場革命。上個月，3D族曾經報道了南安普頓大學的科學家使用3D打印技術開發具有各種複雜結構和形狀的光纖的新聞。近日，悉尼大學又爆出消息，該校的一隊科學家找到了一種使用3D打印技術製造光纖的新措施，這種措施不僅能夠節省本钱和勞力，而且增加了光纖可能的形狀和可使用的资料。

悉尼大學這項研究结果已經發表在了《OSA Optics Letters》雜誌上，論文題目是《用3D打印的預製棒拉制的空心結構光纖（Air-structured optical fibre drawn from a 3D-printed preform）》。該校的這個研究團隊實際上用普通的FDM桌面3D打印技術創造了一種新的預製棒（光纖都是用預製棒拉製成的）。

該研究團隊由悉尼大學跨學科光子實驗室（iPL）的John Canning传授領導。這個團隊首先使用Inventor軟件設計出預製棒的形狀，然後用澳大利亞本地廠商Deltastine生產的一台Redback-2桌面3D打印機打印了出來。當然，由於是用於光學研究，科學家們在市場上仔細挑選了一款名為SBP的透明線材作為打印资料。所謂的SBP，實際上是用苯乙烯—丁二烯共聚物和聚苯乙烯製成的改性ABS。研究人員在論文中指出，之所以選擇SBP，是因為它的透明度、柔韌性，而且扭曲時不會變色。



這些3D打印好的預製棒再用計算機化的拉絲塔拉伸稱成薄光纖。儘管由於之前從沒有使用SBP资料製作過光纖，研究團隊遇到了一些曲折，然则最終的結果是驚人的。研究人員任意選擇了一種預製棒的設計，該設計是由實芯周圍包圍着6個管狀洞。他們最初打印的是1.6厘米直徑、10厘米長。然则在拉制之後的纖維，有一根直徑為712微米另一根為605微米（由於打印設置和资料的一些問題，該纖維截面為橢圓形狀）。更重要的是，即使在如此微小的尺度之下，它們仍然坚持相同的形狀，這樣光能夠以電信傳輸頻帶的形式穿過它們。換句話說，科學家們證明了使用3D打印製作具有獨特形狀的光纜以用於電信應用的可能性。



當然，這只是實現3D打印光纖的第一步，研究團隊未來還有许多工作要做，，包括改進3D打印機的設置、確認拉伸SBP资料所必要的準確溫度等，以及加倍令人興奮的是，探索用這種技術製造出各種可能形狀的光纖及其用途。該論文還描述了將這種塑料材質的3D打印光纖用於醫療設備的可能性。

當Canning传授被問到他想要創造什麼樣的我問甘寧传授什麼樣的幾何形狀時，他立刻舉出了菲涅爾透鏡（又名螺紋透鏡）的例子（不過這種光學元件已經能夠被LUXeXcel公司的光學3D打印技術實現了）。「就今後的幾何形狀而言，」Canning传授解釋說，「3D打印的神奇在於，原則上，你可以實現任何幾何形狀——這已經是一個很大的挑戰。通常在聚合物中，人們會用CNC銑床鑽孔，但這是有缺陷的。通常對於周期性的結構，比如光子晶體纖維，通常會用毛細管堆疊的方法獲得，然则這種措施無法在光纖的2D橫截面上形成周期性的結構，最好的解決规划是製造出不是周期性、但屬於准周期的結構，就像菲涅耳纖維上的那樣。我們曾經是第一家引入鑽孔技術的，諷刺的是，為了製作出第一根菲涅爾纖維我們也曾經在二氧化硅（玻璃）上鑽孔——結果為了在一根5厘米長的無開裂預製棒上鑽一個結構我們整整花了10個小時。



LUXeXcel公司3D打印的菲涅爾透鏡。

Canning传授接着指出，玻璃3D打印技術將徹底改變光纖的製造方法。「這是顯而易見的，儘管在我們的論文里使用的是本钱异常低的聚合物熔融沉積技術，這也限制了分辨率和孔尺寸（作為一名科學家他不得不在現實的預算範圍進行研究），但它畢竟清楚地說明了為什麼它會徹底改變光纖製造（即使是實芯光纖）。特別是當玻璃3D打印機加入這一行列時——我認為3D打印為光纖研究和光纖的製造帶來了一個激動人心的未來。