3D打印光学镜片
© Luxexcel

 更好的产品+减少浪费

Luxexcel是通过3D打印技术制造光学产品的企业，2017年Luxexcel的3D打印镜片就通过了ISO质量检测，达到了ISO质量标准。意味着3D打印光学镜片的质量与传统镜片是不相伯仲的，同时也为3D打印光学产品在市场上的普及奠定了基础。

3D打印光学镜片的逻辑
© 3D科学谷白皮书

Luxexcel采用独有的专利技术Printoptical技术进行光学产品3D打印，该技术的成型原理并非“层层叠加”，而是“连续不断地挤出极微小的材料液滴，然后通过紫外光固化”，所以不会形成分层，造出的光学产品无需抛光或研磨就能直接使用。Luxexcel公司已经建成了一个工业级3D打印平台，可以制造单片镜、双光镜、棱镜等各种镜片，这些产品已全部通过了ISO质量检测，符合相关ISO质量标准。

3D打印光学镜片
© Luxexcel

根据3D科学谷的市场观察，Luxexcel重要的合作伙伴是Lambda Research，Lambda Research主要开发基于光学设计和照明的软件，包括其旗舰产品TracePro软件。TracePro软件可以共同帮助光学设计师为每一个项目设计最佳的解决方案, 这能使光学设计师完全控制光强分布，确保速度和降低项目成本。Luxexcel通过将这些技术结合在一起，其目的是实现塑料材质光学组件的“大规模定制”，包括带纹理的透镜，可以严格根据规范创建。

一旦设计完成，即可导出为CAD文件并交由LUXeXcel公司3D打印出来。LUXeXcel打印的使用TracePro中的纹理优化功能，通过纹理和深度的调整，开发人员可以设计在整个阵列中创造漫射光。TracePro软件可以把LUXeXcel材料整合到其设计考虑范围中，因此，设计人员可以预见到材料品质将如何影响产品的光输出。整个迭代过程被缩短到几天之内完成，无论制造成本和交货周期都大幅缩短。创造的透镜阵列可以提供随机均匀的光输出，无论是透过阵列的光，还是反射出去的光。通过改变纹理，使强光区被削弱，而弱光区由则获得来自强光区的光的增强来实现的。

 智能眼镜

通过镜片专用3D打印设备、材料、软件以及光学领域的专业知识，为智能眼镜市场提供镜片生产解决方案，Luxexcel强势进入了与传统的注塑成型相竞争的领域。根据3D科学谷的市场判断，Meta收购Luxexcel的目的是VR或AR 功能的智能眼镜技术。目前，带有VR或AR 功能的智能眼镜其中有待改进之处是比较笨重，并且无法同时满足眼镜佩戴者矫正视力的需要。Luxexcel 公司的智能眼镜量产3D打印解决方案将能够改善这些现有问题，制造出嵌入智能功能镜片，并能够满足为日常眼镜佩戴者生产定制化智能眼镜片的需求，使这些佩戴者在使用智能眼镜时，不再需要另外佩戴视力矫正眼镜。

Luxexcel的批量生产解决方案是基于材料喷射3D打印技术的解决方案，包含专有的硬件、材料和软件。3D打印解决方案可以在塑料、玻璃等基体材料上进行3D打印，还可以满足客户的气隙要求。通过这一工艺，波导、全息胶片和LCD屏幕之类的智能设备能够在镜片制造过程中嵌入其中，成为一种集成智能功能的镜片。同时，镜片还可以根据用户的个性化镜片度数配方进行生产。由于3D打印技术无需模具的特点，一次打印中即可制造多种不同度数的镜片，这是实现智能镜片规模化定制生产的基础。

光学部件3D打印材料以双面打印的方式被打印在基体材料上。通常由于层材料的收缩，在材料固化期间, 3D打印部件不可避免的产生收缩变形。常见的应对策略是，通过前馈或反馈控制来补偿这种收缩效果，也就是在三维结构的设计中对收缩进行预补偿，或者在动态实时监控的基础上，通过调整打印过程来动态补偿物体的形状。然而，这些对策并不能消除收缩效果，而是补偿由此产生的变形。

Luxexcel 在基体材料上进行光学部件3D打印的技术可防止收缩，而无需诉诸于补偿措施。在基体材料上构建的三维结构既保留了其内部分层结构，又保留了其预期的最终形状。这一技术对于制造受到内层变形的负面影响的部件尤为重要，而光学透镜和具有嵌入式组件的需要固定几何位置的部件正是属于这类情况。

打印具有预期形状，不受变形影响的光学部件的技术，避免了由于毛细管效应而导致的预结构变形，这对于光学组件的制造特别有利。Luxexcel 的3D打印技术可以使液滴的沉积与其固化之间经过一定的时间间隔，允许液滴在重力的影响下沿与刚打印的层表面相切的方向流动，从而产生特别光滑的表面，而对于光学透镜来说，光滑度尤为重要。

在3D科学谷看来，无需庞大的库存，无需复杂的供应链，更高的产品设计自由度，以及实现定制化镜片批量生产，这是 Luxexcel通过3D打印技术为光学镜片制造行业所带来的特殊意义，也是Meta收购Luxexcel的商业价值所在。

知之既深，行之则远。基于全球范围内精湛的制造业专家智囊网络，3D科学谷为业界提供全球视角的增材与智能制造深度观察。有关增材制造领域的更多分析，请关注3D科学谷发布的白皮书系列。

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目前，带有VR或AR 功能的智能眼镜其中有待改进之处是比较笨重，并且无法同时满足眼镜佩戴者矫正视力的需要。Luxexcel 公司的智能眼镜量产3D打印解决方案将能够改善这些现有问题，制造出嵌入智能功能镜片，并能够满足为日常眼镜佩戴者生产定制化智能眼镜片的需求，使这些佩戴者在使用智能眼镜时，不再需要另外佩戴视力矫正眼镜。

本期，3D科学谷将对Luxexcel 的镜片3D打印技术以及制造功能集成智能镜片的工艺进行解析。

集成波导与LCD屏的3D打印镜片。来源：Luxexcel

轻巧、舒适的智能眼镜

近日Luxexcel 公司对外表示，眼镜产品制造商可以使用Luxexcel成熟的批量生产解决方案，将配镜配方与智能技术相结合，制造具有高级智能功能的规则外观镜片，同时满足客户的视力矫正需求。

Luxexcel 所指的批量生产解决方案是基于材料喷射3D打印技术的解决方案，包含专有的硬件、材料和软件。3D打印解决方案可以在塑料、玻璃等基体材料上进行3D打印，还可以满足客户的气隙要求。

通过这一工艺，波导、全息胶片和LCD屏幕之类的智能设备能够在镜片制造过程中嵌入其中，成为一种集成智能功能的镜片。同时，镜片还可以根据用户的个性化镜片度数配方进行生产。由于3D打印技术无需模具的特点，一次打印中即可制造多种不同度数的镜片，这是实现智能镜片规模化定制生产的基础。

为光学部件特殊要求而优化

根据3D科学谷的市场研究，Luxexcel 在智能组件嵌入式3D打印领域申请了专利。根据Luxexcel ，这种组装光学部件的方法易于实现自动化，并用于大规模生产，而不会损害光学部件的生产所需的精度。借助3D打印技术的优势，这一技术能够快速地按需制造光学部件。

 智能镜片制造工艺

Luxexcel 的专利技术包括以下步骤：将基体材料放在基板上并装载到打印设备中；第一打印步骤：将打印材料沉积在基体的第一表面上，建立起中间的第一预结构；第二打印步骤：将打印材料墨滴依次沉积在基体的第二表面上；在第一步骤和第二步骤之间的重新布置步骤中，形成中间的第二预结构，旋转第一预结构，并将第一预结构布置在支撑结构上，支撑结构包括载体子结构，基体材料的延伸部至少部分地搁置在载体子结构上。

在以上工艺中，光学部件3D打印材料以双面打印的方式被打印在基体材料上。通常由于层材料的收缩，在材料固化期间, 3D打印部件不可避免的产生收缩变形。常见的应对策略是，通过前馈或反馈控制来补偿这种收缩效果，也就是在三维结构的设计中对收缩进行预补偿，或者在动态实时监控的基础上，通过调整打印过程来动态补偿物体的形状。然而，这些对策并不能消除收缩效果，而是补偿由此产生的变形。

来源：US 20190009481

不过Luxexcel 在基体材料上进行光学部件3D打印的技术可防止收缩，而无需诉诸于补偿措施。在基体材料上构建的三维结构既保留了其内部分层结构，又保留了其预期的最终形状。这一技术对于制造受到内层变形的负面影响的部件尤为重要，而光学透镜和具有嵌入式组件的需要固定几何位置的部件正是属于这类情况。

另外，基体提供了扩展，包括固定扩展、抗毛细扩展和/或处理扩展。固定扩展的作用是在打印过程中固定预结构。扩展处理功能可以在打印过程中轻松处理光学组件，防止实际打印结构因接触而变质。抗毛细作用扩展的作用是防止毛细作用在重新布置步骤期间和之后将预结构的一部分拖入第一预结构和支撑结构之间的间隙中。这种方式，避免了由于毛细管效应而导致的预结构的不期望的变形，并且防止了第一和/或第二预结构粘合到支撑结构上。

总之，可以说这是一种用于打印具有预期形状，不受变形影响的光学部件的技术，避免了由于毛细管效应而导致的预结构变形，并且防止了第一和/或第二预结构粘合到支撑结构上。这对于光学组件的制造特别有利。

打印中的支撑结构包括变形控制子结构，它们的作用是控制预结构的变形。一方面，变形控制子结构可以保护预结构免于下垂，特别是由于重力而导致的下垂，而且还可以保护由于打印材料收缩而引起的变形，以及由于热膨胀等热效应而引起的变形。另一方面，变形控制子结构可用于在预结构中引起预期的变形，例如，第一预结构可被缓慢地充气以便通过单面打印获得弯月形透镜。

 特别光滑的表面

实现以上所描述的部件制造所使用的3D打印技术为一种材料喷射技术，打印头并排且一个接一个地沉积油墨的液滴，逐渐实现三维结构的印刷，在每个沉积步骤中，多个液滴同时被打印头的多个喷嘴喷射出来。

在市场上常见的3D打印技术中，沉积的液滴在固化步骤中的每个沉积步骤之后至少部分固化，Luxexcel 的3D打印技术可以使液滴的沉积与其固化之间经过一定的时间间隔，允许液滴在重力的影响下沿与刚打印的层表面相切的方向流动，从而产生特别光滑的表面，而对于光学透镜来说，光滑度尤为重要。

3D科学谷Review

与很多面向广泛的领域提供3D打印-增材制造技术的企业不同， Luxexcel 从创立之初就聚焦于光学镜片增材制造领域。他们与富有创新精神的眼镜制造商、智能设备制造商或医生合作，探索3D打印技术在光学镜片制造领域的应用。

无需庞大的库存，无需复杂的供应链，更高的产品设计自由度，以及实现定制化镜片批量生产，是 Luxexcel 认为3D打印技术为光学镜片制造行业所带来的特殊意义。对于这一技术为眼镜制造领域所带来的新机会，3D科学谷将持续跟踪。

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Luxexcel公司近年来一直在拓展与其他公司的合作，例如与美国Lambda Research合作通过光学设计软件TracePro 为用户生产定制纹理的透镜阵列。这有助于Luxexcel在专注3D打印光学产品的同时进一步扩展该行业的大规模定制业务。近期，Luxexcel公司与比利时的镜片定位和质量控制的领导者Automation and Robotics (A&R)公司展开了合作，共同为3D打印光学透镜产品建立强大的质量保证体系。

Luxexcel与A&R的目标是建立一个质量控制程序，以确保3D打印透镜达到了预期质量，并在使用前对3D打印镜片进行测试，双方将利用A&R公司的Dual LensMapper测量系统来执行新的质量控制程序。Dual LensMapper提供的高精度高分辨率的光强误差图可以展现数字3D制造方法制造光学产品的能力，同时它也可以证明强度误差与镜片厚度的局部变化相关，塑料光学产品3D打印技术中最重要的方面将得到控制。

版权所有3D Science Valley

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荷兰学生设计师F.Metin最近刚刚使用该公司的3D打印技术制作了一双透明材料的鞋子Acryx,其鞋身、鞋底部位都是完全通过3D打印来完成的。鞋子使用的材料是日益流行的柔性材料NinjaFlex, 其中鞋子的透明部分使用的正是LUXeXceL公司专有的Printoptical3D打印技术。鞋子的其余部分，使用Ultimaker 3D打印机来完成的。

LuXeXcel是一家专注于光学材料3D打印的公司，在该领域处于全球领先的地位。2014年太公司凭借“LUX-Opticlear”增材制造平台和透明3D打印材料而闻名世界，该技术可以制造高放大29毫米的高品质光学部件。其专有的Printoptical 3D打印技术可以实现一步式“从CAD到成品”，打印出来的光学部件不需要像抛光、研磨和着色等后处理过程。该技术是在成熟的大幅面工业喷墨打印设备的基础上开发的。一种可UV固化的聚合物透明液滴被喷射出去，然后被集成在打印头上的强UV灯固化。最终可形成任意几何形状的光学部件，包括透明棱镜或透镜，以及全彩色3D图形和结构。

LuXeXcel 透明材料3D打印技术不仅可以应用在光学领域，在需要透明元素来装扮的时尚消费届，这一技术也将大有可为。虽然，目前还不能将打印的透明部件直接装饰在耐克等品牌鞋商，但是Acryx鞋子的设计师凭借敏锐的时尚嗅觉，认为这些3D打印透明元素绝对会在时尚界流行。

文章来源：3ders.org, 3D科学谷编译整理

TracePro软件可以共同帮助光学设计师为每一个项目设计最佳的解决方案, 这能使光学设计师完全控制光强分布，确保速度和降低项目成本。合作双方通过将这些技术结合在一起，其目的是实现塑料材质光学组件的“大规模定制”，包括带纹理的透镜，可以严格根据规范创建。

一旦设计完成，即可导出为CAD文件并交由LUXeXcel公司3D打印出来。LUXeXcel打印的使用TracePro中的纹理优化功能，通过纹理和深度的调整，开发人员可以设计在整个阵列中创造漫射光。TracePro可以把LUXeXcel材料整合到其设计考虑范围中，因此，设计人员可以预见到材料品质将如何影响产品的光输出。整个迭代过程被缩短到几天之内完成，无论制造成本和交货周期都大幅缩短。创造的透镜阵列可以提供随机均匀的光输出，无论是透过阵列的光，还是反射出去的光。通过改变纹理，使强光区被削弱，而弱光区由则获得来自强光区的光的增强来实现的。

LUXeXceL提供了世界上首个基于光学透明材料的3D打印服务。 LUXeXceL的一站式“从CAD至光学部件”3D打印工艺能够一次打印完成一个可用的光学元件，而不需要进行像抛光、研磨和着色等打印后处理工作。该系统基于成熟的宽幅工业喷墨打印设备。可紫外线固化的透明聚合物液滴喷出，然后通过被集成到打印头的强紫外线灯固化。该工艺能够生成任何几何或不规则形状，其中包括透明棱镜或透镜、以及全彩的3D图形和纹理等。LUXeXceL公司3D打印的塑料光学元件可适用于照明、光伏和原型应用等。

该公司的这项新在线服务的使用步骤非常简单：创建了帐户的用户可以将自己的文件上传到订货平台。然后，他们将得到对该设计是否能够3D打印的即时反馈，以及一个打印服务的报价。

当设计文件被上传后，它会被存储在用户的“个人画廊”里。用户可以管理他的所有设计并随时下单订购打印输出。该平台一周七天24小时内都可以处理订单。用户下单后，打印结果将在10个工作日内交付。

“在LUXeXceL，我们每天都在努力使我们的服务变得更好。”LUXeXceL公司创始人兼总裁兼创始人Richard van de Vrie说。“我们新的在线订货平台使得业务处理比以前更容易了。这个过程非常非常简单：上传文件、收到即时报价和订购你的产品，然后您只需静待3D打印完成的光学部件送到您的面前。”

（本文编译自：3Dprint.com,转载请链接至：www.51shape.com）

luxexcel宣布了几个关键新进展，标志着3D光学打印到了一个新的水平，他们可能强势进入了与传统的注塑成型相竞争的领域。新平台将为客户提供准确，快速的产品，这将消除昂贵的模具和注射成型过程。作为这个新平台的一部分，该公司推出了一种新的 LUX-Opticlear 打印材料。这种新材料可以打印高达20mm的高度,并拥有卓越的光学性能和光滑的表面。

“LUX-Opticlear 材料结合增材制造技术使得光学元件更容易负担得起”luxexcel的创始人和首席执行官Van de vrie 说“打印的产品不需要后处理，过程快速且具灵活性，这使得光学设计师十分方便的获得快速原型和产品。”

此外，该公司推出了一种新的订货平台， 该平台将允许用户一周24小时随时登陆，安全地上传自己的CAD文件，并提供基于模型的报价。

“新平台配备软件，兼容各种不同类型的CAD文件，并自动处理CAD文件为特定格式的打印文件“Van de vrie解释说 “这些新功能结合新的光学产品潜力，将获得广泛的应用。”

（3D科学谷编译自3dprint, 欢迎转载并链接至：www.51chape.com)