3Dライトガイド列のプロトタイプモデルの印刷: ステップバイステップガイド

あなたが光学製品に取り組んでいる製品エンジニアまたは調達の専門家である場合 - LED照明器具など, 医療内視鏡, またはデバイスを表示します 3Dライトガイド列のプロトタイプモデルの印刷 ゲームチェンジャーです. ライトガイド列には、光を効率的に伝導するために正確な構造が必要です, そして3D印刷を使用すると、デザインをすぐにテスト可能なプロトタイプに変えることができます, 製品開発時間を削減します 30-50% 従来の方法と比較して. このガイドは、プロセスのすべての段階を分解します, 間違いを回避し、高性能のプロトタイプを取得するのに役立つ実際のケースとデータがあります.

1. 3Dプリントされたライトガイド列のプロトタイプとは何ですか?

初め, 基本を明確にしましょう: a ライトガイド列 ソースから光を送信するコンポーネントです (LEDのように) ターゲットエリアへ, 屈折の原理を使用します, 反射, と散乱. このパートの3Dプリントされたプロトタイプを使用すると、テストできます:

デザインをどの程度うまく移動するか (光伝導効率).
光が出力面全体に均等に広がる場合 (明るい均一性).
プロトタイプが他の部分に適合するかどうか (機械的互換性).

従来の製造とは異なり (例えば。, 射出成形), 3D印刷は、他の方法で作るのが難しい、小さな溝やプリズムのような複雑な内部光パスを作成できるため、ここで優れています.

なぜそれが重要なのか: 照明会社はかつて射出成形を使用して最初のライトガイドコラムのプロトタイプを作成しました. かかった 4 週と \(2,000 型のために. 3D印刷に切り替えます, 彼らはプロトタイプを手に入れました 3 の日 \)150 - それらをテストします 5 1つの従来のプロトタイプにかかった時間のデザイン反復.

2. ライトガイド列のプロトタイプモデルの3D印刷の段階的なプロセス

プロセスにはあります 5 重要な段階 - テストに機能するプロトタイプを取得するために重要です. ステージのテーブルを使用します 2.2 適切な材料と設定を選択します.

2.1 デザイン & モデリング: 最適な光の流れの基礎を築きます

この段階は、プロトタイプが明るい動作をよく伝えることについてのすべてです. これらの手順に従ってください:

3Dモデリングソフトウェアを選択します: SolidWorksなどのツールを使用します, カティア, またはug - 正確な内部構造を設計できます (例えば。, 軽い反射溝).
光学原則を組み込みます:

作ります 光入口表面 スムーズ (ra 0.4-0.8 μm) より多くの光を入力するには.
小さなプリズムを追加します (0.5-1MM高) に沿って 光伝導経路 前方に光を反映します (光損失を防ぎます).
デザイン 明るい出口表面 わずかにテクスチャの仕上げ (必要に応じて) 均一な分布のために.

材料の互換性を確認してください: デザインが使用する3D印刷素材で動作することを確認してください (例えば。, 素材が0.2mm以下の詳細を印刷できない場合は、小さな0.1mm機能を作成しないでください).

ケーススタディ: 医療機器会社は内視鏡用のライトガイド列を設計しましたが、入口面を滑らかにするのを忘れていました. 彼らの最初のプロトタイプは、のみの光伝導効率を持っていました 65%. インレットをRAに再設計した後 0.6 μm, 効率がジャンプしました 88%.

2.2 材料の選択 & 印刷準備

すべての3D印刷材料がライトガイド柱に機能するわけではありません。. これが最良のオプションの内訳です:

材料	光透過率	印刷精度	に最適です	重要な印刷パラメーター
クリアフォトレジスト樹脂	90-95%	±0.02mm	医療機器, 高精度照明	層の高さ: 0.02-0.05mm; 印刷速度: 50-80 mm/h
半透明のプラ	80-85%	±0.1mm	低コストの照明プロトタイプ	層の高さ: 0.1-0.2mm; 印刷速度: 40-60 mm/s; ノズル温度: 190-210°C
透明なPETG	85-90%	±0.05mm	耐久性のある照明 (例えば。, 屋外の備品)	層の高さ: 0.1-0.15mm; 印刷速度: 30-50 mm/s; ノズル温度: 230-250°C

素材を選択した後:

3Dモデルをに変換します STLまたはOBJ形式 (3Dプリンターはこれらを読みます).
モデルをスライスします (レイヤーに分割されます) Curaのようなソフトウェアを使用します, そして生成します Gコード (プリンターの指示).

2.3 3D印刷: 品質を監視します

印刷中, 光のパフォーマンスを台無しにする問題を避けることに焦点を当てます:

層の不整合: 最初を確認してください 3-5 レイヤー - 0.1mm以上離れている場合, プリンターを停止して再促進します. 層の配分された層は、光の漏れを引き起こします.
泡: 樹脂の脱気マシンを使用します (樹脂プリンター用) または乾燥フィラメント (FDMプリンターの場合 - 3D印刷材料の水分処理に関するガイドを参照してください) 泡を防ぐため. 泡は光を散乱させます, 効率の低下.
不完全な硬化 (樹脂プリンター): 紫外線が適切な強度にあることを確認してください (405ほとんどの樹脂のNM) そして、各レイヤーを治します 2-5 秒. 硬化していない部品は脆く、光感染が不十分です.

2.4 後処理: パフォーマンスを向上させます & 美学

後処理は、ライトガイド柱の場合は交渉不可能です。. これらの手順に従ってください:

サポートを削除します: プライヤーまたはサポート除去ツールを使用してください。プロトタイプをひっかくのを避けるために穏やかに (スクラッチは光の損失を引き起こします).
サンディング & 研磨:

最初に400グリットのサンドペーパーが付いた砂, その後、800グリット, 表面を滑らかにする.
マイクロファイバーの布とプラスチックポリッシュで磨きます (PLA/PETG用) または樹脂磨き (フォトレジスト樹脂用) 表面が輝くまで.

オプションのコーティング: 薄い反反射コーティングを追加します (0.5-1厚さμm) インレット/アウトレット表面に - これにより、光の伝送が増加する可能性があります 5-10%.

2.5 機能テスト & 設計最適化

プロトタイプをテストして、それがあなたの目標を満たしていることを確認してください. これら3つの重要なテストに焦点を当てます:

光伝導効率: ラックスメーターを使用して、光入力を測定します (インレットで) および出力 (アウトレットで). 上記の効率を目指してください 80% ほとんどのアプリケーションで.
明るい均一性: プロトタイプを光源の下に置き、カメラを使用します (ライトメーターアプリ付き) 光がアウトレットに均等に広がるかどうかを確認します. 暗い斑点を探してください。彼らはあなたのデザインが微調整する必要があることを意味します (例えば。, より多くのプリズムを追加します).
機械的耐久性: 使用に耐える必要がある部品の場合 (例えば。, 屋外照明), テストの柔軟性 (プロトタイプを曲げます 10-20 時代) 耐性耐性 (1mから柔らかい表面に落とします).

ヒントの場合: 効率が低い場合, デザインのプリズムの角度を調整してみてください (例えば。, 45°から50°に変化します). クライアントはこれを行い、効率が上昇しました 75% に 86%.

3. 技術的な利点 & 3Dプリントされたライトガイド列プロトタイプの課題

長所と短所を理解することは、あなたがより良く計画するのに役立ちます:

3.1 重要な利点

高速プロトタイピング: プロトタイプを入手してください 1-3 日 (vs. 2-4 従来の方法の週).
設計の柔軟性: 複雑な内部構造を印刷します (例えば。, スパイラルライトパス) その射出成形はできません.
コスト削減: 高価な金型はありません。テストに最適です 5-10 銀行を壊すことなく繰り返しを設計します.

3.2 一般的な課題

限られた材料オプション: 高い光感染と耐久性の両方を持っている材料はほとんどありません (例えば。, 樹脂は正確ですが、脆いです).
後処理ワークロード: 研磨にかかることがあります 2-4 プロトタイプあたりの時間 - 大きなバッチに時間が消費されます.
光学プロパティコントロール: 手に入れるのは難しいです 100% 複数のプロトタイプにわたる一貫した光の均一性 (マイナーな印刷のバリエーションはパフォーマンスに影響します).

4. 業界アプリケーションのケース

3Dプリントされたライトガイド列プロトタイプは、3つの主要なフィールドで使用されています:

点灯: LED電球会社は3D印刷を使用して、湾曲したデザインでライトガイド列をテストしました. プロトタイプにより、光が広がることを確認させました 30% 彼らの古いストレートデザインよりも均等に - 彼らは今、彼らのベストセラー電球でこのデザインを使用しています.
医療機器: 内視鏡を開発しているチームが3Dプリントされた小さなライトガイドコラム (5mm直径). プロトタイプは内視鏡に完全に適合し、持っていました 92% 光伝導効率 - 手術中の透明な画像のために重要.
ディスプレイ: スマートフォンメーカーが画面のバックライトのライトガイド列プロトタイプをテストしました. 3Dプリントされた部品は、画面の厚さを0.5mm減らすことができることを示しました (スリムなデザインにとって大きな勝利).

ライトガイド列のプロトタイプモデルの3D印刷に関するYiguテクノロジーの見解

Yiguテクノロジーで, サポートしています 200+ 最適化するクライアント 3Dライトガイド列のプロトタイプモデルの印刷. 最大の問題点は、精度と速度のバランスをとることです。, 光学性能の低下につながります. 私たちの解決策: 各素材のカスタムスライステンプレート (例えば。, 樹脂対. PETG) その事前に設定された層の高さと速度. これにより、印刷時間が削減されます 20% 精度を±0.03mmに保ちながら. また、ポストプロセッシングと反射防止コーティングサービスとペアリングして、最大で光効率を高めることをお勧めします 12%.