Polieren von 3D gedruckten Linsen mit Poliermaschine

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Fraens

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Hallo liebes Forum,
ich plane, 3D-gedruckte Kunststofflinsen mit optisch hochwertigen Eigenschaften herzustellen. Die Linsen werden mit einem Harz Drucker aus transparenten Harz gedruckt. Zu diesem Zweck habe ich eine Linsenpoliermaschine konstruiert und gebaut.
Bisher habe ich bereits einige konvexe Linsen damit bearbeitet. Dabei verwende ich zehn verschiedene Schleifpapiere mit Körnungen von 1000 bis 10000. Das Ergebnis bewegt sich in die richtige Richtung, aber ich bin noch weit von der Zufriedenheit entfernt. Nach dem Schleifen mit 10000er Papier lackiere ich die Linsen. Erst nach dem Lackieren werden sie relativ transparent.
Ich habe gelesen, dass der Lack die "raue" Oberfläche, also die einzelnen Vertiefungen, auffüllt und erst dann werden die Linsen durchsichtig. Nach dem Schleifen mit dem 10000er Papier fühlen sich die Linsen äußerst glatt an, und es spiegelt sich meine Werkstattbeleuchtung darin. Mein Ziel ist es, die Linsen so glatt zu bekommen, dass sie eine gute optische Qualität aufweisen, ohne Klarlack zu verwenden, nur durch Polieren.
Meine Frage lautet: Mit welchen Schleif- und Poliermitteln könnte ich vorgehen, um eine optimale Oberfläche zu erreichen?
Vielleicht hat jemand eine Idee, mit welchen Mitteln, gerne auch Hausmittel, ich dieses Ziel erreichen könnte.
Ich besitze zuhause eine Polierpaste für Metalle. Ich denke jedoch, dass diese nicht sehr gut geeignet ist, da die einzelnen Schleifkörner eine viel zu hohe Härte aufweisen. Ich erinnere mich, einmal gelesen zu haben, dass die Härte der Schleifkörner leicht über der Härte der zu schleifenden Oberfläche liegen sollte.
Vielen Dank!

Screenshot 2023-10-23 193959.jpg
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nicht ohne Grund haben sich Kunststofflinsen nur für einfache optische Anforderungen etabliert. Bei Dir kommen noch weitere innere Inhomogenitäten durch den 3D Druck dazu. Da nützt dann auch die gute Oberfläche wahrscheinlich nichts mehr. Aber Versuch macht klug, berichte weiter von deinen Experimenten. Die kleine Linsenschleifmaschine ist auf jeden Fall toll und kann auch für Glaslinsen genutzt werden.

CS, Markus
 
In der Metallografie werden Metallteile zur Vorbereitung der mikroskopischen Beurteilung in Kunststoffe eingebettet und danach geschliffen und poliert. Diese Kunststoffe sind teilweise glasklar und im Endzustand ebenfalls hochpoliert mit schlierenfreier Oberfläche.

Der letzte Schleifvorgang wird mit 1000er Schleifpapier gemacht (solche Schliffe müssen eben sein) und anschliessend entweder mit in Wasser aufgeschlämmten Aluminiumoxidpulver (<3µm) oder mit Diamantpaste (1µm - 6µm, je nach Anforderung) poliert. Man kann auch zuerst mit Aluminiumoxid und dann mit Diamantpaste arbeiten. Zwischen jedem Schleif- oder Polierschritt müssen die Teile peinlichst gereinigt werden.
Das Zeug gibt im Metallografiebedarf, Firmen Struers oder Dujardin.
Eventuell könnte man sogar Polierpaste aus dem Baumarkt als Zwischenschritt nehmen, ich habe aber keine Ahnung, ob man da an vernünftige Spezifikationen kommt.
 
Das scheitert schon an der Geschliffenen Oberfläche,
Du musstest schon mit Tool aus selbem Material und Schleifpulver arbeiten, eigentlich wie bei Glas auch. Polieren mit Pechhaut.
Vermutlich ist das Harz aus einem Guss auch besser, Drucken bestenfalls die Form für den Rohling

Gruß Frank
 
Die Linsen sind innen sehr klar. Ich denke, da gibt es nicht viel Unterschied zu anderen Kunststofflinsen.
Aluminiumoxidpulver ist schon einmal ein guter Tipp. Da werde ich mich schlau machen, wo ich so etwas in kleinen Mengen herbekomme.
Die Poliermaschine leistet wirklich tolle Arbeit. Ich werde über meine Versuche weiter berichten.
Danke schon mal für das Feedback.
 
SLA Druck funktioniert. Die einzelnen Schichten sind 0,05mm hoch. Durch das Belichten mit UV-Licht verschmelzen die Schichten untereinander so gut das diese nicht sichtbar sind. Meine ersten Tests schauen sehr vielversprechend aus.
 
Kunstharz und dann noch Lack oben drauf?
Wird vom Dispersionsverhalten mindestens interessant. Was da die Brechung am vermutlich nicht ganz glatten Übergang noch so veranstaltet...
Ich weiß nicht ich weiß nicht
 
Die 0,05mm sind nur die Schritte die der Drucker macht. Die einzelnen Layer sind aber komplett verschmolzen. Es gibt also keine sichtbaren Layer. Du musst dir das in etwa so vorstellen: Der Drucker fährt in die höhe. Das Harz wird von unten belichtet. Da UV-Licht strahlt dann natürlich nicht nur in die 0,05mm sondern durch das transparente Harz in die darüber liegenden Layer. Ich werde in den nächsten Tagen ein Foto einer Linse hochladen.
 
Hi,

schleifen mit 10.000er Papier ist schon gut, aber zum Schluß brauchst Du IMMER eine passende Kunststoffpolitur. Wenn Du was billiges in großer Menge willst teste mal das hier (das habe ich immer hier und ist teilweise ein wahres Wundermittel bei Kunststoffen die milchig sind):


Diamandschleifpaste (habe ich auch in verschiedenen Körnungen hier, brauchst Du aber für Kunststoff eher nicht) ist zwar auch gut und auch in definierten Körnungen zu bekommen. Aber eben auch recht teuer.

Das gibt es auch noch:



Weiter unten in der Rezesion findest Du folgenden Kommentar (grün ist also schon ziemlich die Endpolitur):
Ich habe mehrere Schleifmittel unter dem Mikroskop eingeschätzt. Wenn man die Bindemittel verbrennt bleibt weißer Korund, also Aluminiumoxid übrig. Folge Korngröße habe ich subjektiv ermittelt, wobei Elsterglanz das gröbste Schleifmittel ist:
Autopolitur 20
Silverline grün 12-13
Silverline weiß 10
Silverline blau 9
Silverline schwarz 6
Elsterglanz 1

Gruß Markus
 
Bleibt noch die Frage, ob solche Polituren Kunststoffe geringfügig anlösen oder nicht. Bei Lackpolituren, die Kratzer entfernen, vermute ich das. Damit wäre dann aber auch die Linsenform wahrscheinlich im Eimer.
In der Metallografie wird Aluminiumoxidpulver nur mit Wasser in einer Spritzflasche aufgeschlämmt, das soll durchaus einen guten Wasserüberschuss haben. Vor der Anwendung gut schütteln und auf das Poliertuch spritzen.
 
Tolles Projekt ich kann nachvollziehen wie aufwändig das alles war " ganz großes Like ", wieviel Kg Stahl hast du da obendrauf aufliegen ?

Gruß

Werner und
 
Zitat von olli.mit.zwei.l:
Kunstharz und dann noch Lack oben drauf?
Wird vom Dispersionsverhalten mindestens interessant. Was da die Brechung am vermutlich nicht ganz glatten Übergang noch so veranstaltet...
Klicke in dieses Feld, um es in vollständiger Größe anzuzeigen.
Das sehe ich auch als heftiges Problem. Es wird wohl kaum möglich sein, einen Lack mit dem gleichen Brechungsindex zu finden. Da ist dann kein Lack sicher besser als irgendeiner.

CS, Daniel
 
Da möchte ich zum Thema Schleif- und Poliermedien in nichtübergroßen Mengen doch auf die Fa. Homberg&Brusius bei Idar-Oberstein hinweisen:
H&B
Eventuell findest Du da interessante Dinge.
CS, HD
 
Die Konstruktion der Poliermaschine hat einige Stunden Arbeit gekostet. Dies ist allerdings nur ein kleiner Teil des Projekts. Die beste Poliermaschine nützt nichts ohne richtigen Poliermittel.
Dispersionsverhalten kurz Gegoogelt. Ja das ist sicher ein Problem. Aus diesem Grund möchte ich die Linsen so weit polieren das ich ohne Lack auskomme. Politur ist bereits bestellt.
Meine ersten Versuche wurden mit Fimo anstatt Polierpech durchgeführt. Die Form der Linse wurde mit Fimo (das ist eine Modeliermasse die im Backofen ausgehärtet wird) abgedrückt. Ich habe also einen passenden „Schleifbock“ der in die Maschine gespannt wird. Mit diesem sind schon einmal meiner Meinung relativ gute Ergebnisse entstanden. Der ausschlaggebende Punkt ist die Oberfläche. In den nächsten Tagen habe ich etwas Zeit für weitere Tests. Ich bin offen für weitere Ideen und lasse mich gerne des besseren belehren ;-)
 
Hallo in die Runde,

hört sich erst einmal interessant an, aber ich bezweifel, das die Linse eine brauchbare optische Qualität bekommt.
Klar Kunsstoff und Optik funktioniert, das tragen viele auf der Nase, aber ein Drucker der Lage um Lage aufträgt, da fehlt mir die Fantasie, das dann was homogenes bei rauskommt. Das Formgeben von Kunsstofflinsen ist eine ausgetüftelte Technik, wobei schon allein die Berechnung der gleichmäßiegen füllen der Form durch Simulationsprogramme eine Wissenschaft für sich ist.
Vielleicht kann man ja den gedruckten Rohling durch erwärmen oder ähnliches homogenisieren.
Habe selbst schon Spiegel geschliffen, aber mit Kunsstoff kann ich mir das nicht vorstellen. Alles was die Glasoberfläche schleift und poliert, würde im weicheren Kunsstoff ungleicht tiefer eindringen.
Wünsche trotz meiner Bedenken gutes Gelingen, vielleicht klappt es ja auch und ich liege falsch.

Gruß Thomas
 
Hi,

Ich glaube schon dass das funktioniert mit dem Drucker. Die Schichten sind „nahtlos“.
Das mit der Oberfläche bekommst du auch hin. Ist nur die Frage des richtigen Mittels.

Wenn du das schaffst, stellt sich mir nur eine Frage: was für eine Linse willst du machen und für was ist die gedacht?

Gruß Markus
 
Ich bin gespannt.
Technisch ist es doch so, das Zeile für Zeile geschmolzenes Matreial aufgebracht wird. Der heißeste Punkt, die Düse, wandert permanent über das Werkstück.
Es entstehen Temperaturunterschiede und das Material härtet mit der Düse mitlaufend aus.
Ich kann mich noch gut erinnern, wie der Spiegeloberfläche im Foucault aussah, als ich die Fingerspitzen kurz auf die Oberfläche aufgelegt hatte. Fünf deutliche Berge waren im Test zu sehen. Die fünf warmen Punkte durch die Fingerspitzen haben die Spiegelform temporär ruiniert. In der Größenordnung bewegt man sich bei optischen Oberflächen.
Ein Spiegelschleifgerät aus dem 3D Drucker kann ich mir gut vorstellen, aber die Optik selbst, ich glaube nicht dran.

Gruß Thomas
 
Hallo zusammen,
es gibt ein Patent von Canon über die Herstellung hochwertiger Kunststofflinsen mit sehr guten Poliereigenschaften. Einfach mal googeln.
CS Mike
 
An der Qualität des Kunststoffes wird es am Ende wohl scheitern. Aber vielleicht ist ja auch der Weg das Ziel!
was in Schichten aufgebracht wird, ist nie homogen, kann gar nicht homogen sein. Die fertige Schicht hat eine weitgehend ausreagierte Molekülstruktur, auf die einen neue aufgetragen wird.
Aber als Effektlinse für Fotografie kann so etwas schon taugen. Vermutlich als Weichzeichner mit lustigem Farbenspiel.
 
Wie wird bei den Linsen sichergestellt, das sie am Ende auch sphärisch sind?
Ich habe mal größere Korrekturlinsen aus BK7 geschliffen und die Prüfung ging nur über ein vorher zu polierendes Gegenstück. Zudem war das echt nicht einfach und erforderte Prüfung und Korrektur über Wochen hinweg.

Ich kann mir durchaus vorstellen, das man Linsen drucken kann, aber ganz sicher nicht in der für astronomische Zwecke erforderlichen Qualität. Die liegt nunmal bei mindestens 1/4 λ.
 
Alle sagten „Das geht nicht“ … Und dann kam einer, der wußte nicht, das es nicht geht … Und genau der hat es dann gemacht. ;) Ich finde das Projekt toll und ich bewundere es, wie sehr Du es „verteidigst“ !!! Alleine schon dafür bekommst Du mein „Like“. Egal, wie es ausgeht … Gäbe es mehr Typen wie Dich, gäbe es mehr experimentelle Innovationen. Respekt vor Deinem Ehrgeiz.

Gruß
Sascha
 
@Sascha: Deine Anmerkung ist grundsätzlich richtig, das ist auch der Grund, warum ich den Hinweis auf die Poliermittel gegeben habe. Fraens´s Ansatz, Linsen mit einem 3D-gedruckten Gerät zu schleifen, ist ja auch toll und irgend etwas wird die Linse mit einfallendem Licht schon veranstalten. Es ist aber schon so, dass es sich lohnt, Dinge bis zum Ende durchzudenken, wenn man mehr erreichen will, als den Nachweis, dass es grundsätzlich geht.
Es kann z.B. sein, dass die Linse immer trüb bleibt, weil der unterschiedliche Polymerisationsgrad von Schicht zu Schicht (und auch innerhalb der Schicht wegen nicht konstanter Bewegungsgeschwindigkeit des Laserkopfes) zu unterschiedlichen Brechungsindizes und damit zu Streulicht im Inneren führt. Die Linse könnte dann ggf. immer noch ein Bild erzeugen, aber mit dem Kontrast wird es nicht sehr weit her sein.
 
@Bastler4 : Diese Fakten sind auch mir wohl bekannt. Natürlich ! Aber es geht bei seinem Projekt nicht darum, ein High-End Produkt zu fertigen, sondern lediglich darum, dass eine Linse aus einem 3D Drucker möglich sei. ( So hab ich es zumindest verstanden ) Über Sinn oder Unsinn der Verwendbarkeit zu streiten, finde ich daher eher unangebracht.
Ich finde es einfach toll, wenn jemand sagt : „Ich probiere es einfach mal aus. Egal, was andere sagen“

Das das Ergebnis sehr grenzwertig sein dürfte, müsste hier jedem klar sein. Aber alleine schon die Idee ist doch toll. Deshalb finde ich schade, dass hier sofort der Finger gehoben wird. Ich finde seinen Ehrgeiz und seinen „Mut“ klasse.

Gruß
Sascha
 
@Bastler4 : Es gibt keinen Grund, sich für irgendetwas zu entschuldigen. Alles gut. Würde es nur schade finden, wenn Fraens sich hier entmutigen lassen würde und das Projekt einstellt. Dafür finde ich es dann doch zu spannend !!! Wo ist er eigentlich ? Schreibt garnichts mehr … ??? ;)
 
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