Polieren von 3D gedruckten Linsen mit Poliermaschine

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Hallo, heute früh bin ich aufgestanden, in den Keller gegangen und habe die Maschine angeworfen. Hier ist das Ergebnis:
IMG_4471.JPG

Überragend ist das Ergebnis jetzt nicht. Es sind sehr viele Kratzer darauf zu sehen. In der Mitte der Linse ist eine trübe Stelle. Könnte sein, dass dies vom Druck stammt. Oder ich habe die Poliermaschine zu sehr außermittig eingestellt, sodass sie in der Mitte zu wenig Material abgetragen hat.
IMG_4470.JPG

Als Lupe funktioniert sie schon einmal so halbwegs. Jedoch habe ich mir ein besseres Ergebnis vorgestellt. Aber das wird schon noch werden...
Hier seht ihr eine Linse, die aus dem Drucker kommt, und eine geschliffene. Daneben liegt der "Schleifbock" mit dem abgeformten und ausgehärteten Fimo.
IMG_4468.JPG

Ich habe dieses Poliermittel gekauft: Polierpasten Riegel.
Dieses sollte für die Hochglanzpolitur von Kunststoffen perfekt geeignet sein. Ich habe es auf ein Brillenputztuch aufgetragen und in die Maschine gespannt.
Das größte Problem, das ich habe, ist, dass es mir sehr schwerfällt, die Qualität nach einem Schleifvorgang zu beurteilen. Mit den Augen ist es sehr schwer zu sagen, ob die Oberflächenqualität besser oder schlechter geworden ist. Ich kann also nur sehr schwer abschätzen, wie lange ich mit welchem Mittel schleifen oder polieren sollte. Ich denke, ich benötige ein USB-Auflichtmikroskop, um den Schleifprozess zu optimieren.
Es beschäftigen mich auch Fragen wie: Welches Gewicht sollte ich bei welchem Schleifpapier auflegen? Oder wie lange sollte ich mit grobem und mit feinem Papier arbeiten? Welches Tuch sollte ich verwenden, um mit der Polierpaste zu arbeiten? Sollte ich die Polierpaste mit Wasser mischen, um mit einer Suspension zu polieren? Sollte ich das Schleifpapier während des Schleifvorganges immer wieder abwaschen oder das abgetragene Material auf der Linse lassen? Wie lange werden Linsen in der Industrie poliert? Diese Fragen kann ich mit meinen Augen nur sehr schwer beurteilen, was gut ist und was schlecht ist.
Ich denke, die sichtbaren Kratzer in der Linse sagen mir, dass ich mit Schleifpapier noch lange nicht am Ende bin. Eventuell müsste man auch am 3D-Druck ansetzen. Ich drucke in einem 18°C kalten Keller. Dies ist für die meisten Harze schon sehr grenzwertig, da sie an Viskosität verlieren. Ich drucke die Linsen mit einem 30° Winkel zur Horizontalen. Vielleicht könnte man auch hier noch ansetzen.
Eine High-End-Linse damit herzustellen wird eher nicht möglich sein. Dies war mir allerdings von Anfang an bewusst.
Die Frage, was ich mit den Linsen machen werde, kann ich noch nicht genau sagen. Vielleicht baue ich ein kleines Fernrohr für meine Kinder oder einen Projektor, der Sterne auf die Decke wirft. Ich hätte da schon ein paar Ideen.
Man sieht also, es gibt sehr viele Parameter, mit denen man spielen kann. Ich werde also noch etwas damit beschäftigt sein.
Ich bin Maschinenbaukonstrukteur im Sondermaschinenbau. Ich konstruiere und baue schon sehr viele Jahre unterschiedlichste Maschinen. Die Dinger funktionieren meistens nicht beim ersten Anlauf. Ich bin es also gewohnt, mit Rückschlägen umzugehen ;-)
 
Das sieht besser aus, als ich gedacht habe.

Wegen Schleifen und Polieren würde ich aus meiner Erfahrung (habe mal für eine grössere wissenschaftliche Arbeit gefühlt 2000 Schliffe gemacht) folgendermassen vorgehen:
1) Schleifen mit jeder Papierkörnung so kurz wie möglich. Wenn die vorherigen Schleifriefen nicht mehr sichtbar sind, ist Schluss. Die meisten tiefen Kratzer entstehen, weil sich irgendwann Schleifkörner lösen.
2) Zum Polieren am Besten die Paste mit Wasser mischen und das auf ein Tuch auftragen. Das Tuch immer mal wieder mit Wasser reinigen (Mit Spritzflasche abspülen) und neues Poliermittel aufbringen. Aluminiumoxid wird relativ schnell stumpf (ok, bei Kunststoff vielleicht nicht so schnell).
 
Hallo Zusammen,

da wage ich mal zu bezweifeln das, dass was mit dem SLA-Druck was wird! Hier wird ein Polymer mittels Laser eine Photopolymerharzschicht "schichtweise" aushärtet und genau da liegt schon das Problem, nämlich "schichtweise"! D.h. bei jedem Übergang von einer zur nächsten Schicht wird sich der Brechungsindex ändern! Früher hies das glaube ich Stereolithographie, vor 25-30 Jahren das einzige 3D-Druck-Verfahren heute weitestgehend durch FDM verdrängt, ja nicht ganz, es hat sicher noch seine Berechtigung! Es ist ja heute kaum möglich eine vernünftige homogene Kunststofflinse hinzubekommen, ich spreche hier von amorphen Kunststofflinsen, eine SLA-Linse kann schon vom Herstellungsverfahren nicht amorph sein! Ich halte das für vergebene Liebesmühe! Kennt wer einen APO mit Kunststofflinsen der was taugt? Ich wäre überrascht, lasse mich aber gerne eines besseren belehren!

CS
Alex
 
Hallo,
Canon macht asphärische Linsen aus Kunststoff für manche Objektive im Spritzgußverfahren.
CS Mike
 
Hallo Zusammen,

da wage ich mal zu bezweifeln das, dass was mit dem SLA-Druck was wird! Hier wird ein Polymer mittels Laser eine Photopolymerharzschicht "schichtweise" aushärtet und genau da liegt schon das Problem, nämlich "schichtweise"! D.h. bei jedem Übergang von einer zur nächsten Schicht wird sich der Brechungsindex ändern! Früher hies das glaube ich Stereolithographie, vor 25-30 Jahren das einzige 3D-Druck-Verfahren heute weitestgehend durch FDM verdrängt, ja nicht ganz, es hat sicher noch seine Berechtigung! Es ist ja heute kaum möglich eine vernünftige homogene Kunststofflinse hinzubekommen, ich spreche hier von amorphen Kunststofflinsen, eine SLA-Linse kann schon vom Herstellungsverfahren nicht amorph sein! Ich halte das für vergebene Liebesmühe! Kennt wer einen APO mit Kunststofflinsen der was taugt? Ich wäre überrascht, lasse mich aber gerne eines besseren belehren!

CS
Alex
Hi Alex,

die SLA-Drucker, von denen wir reden, belichten mit UV-Pixel-Displays und nicht mit Laser. Ja, korrekt, das heißt eigentlich DLP, aber jeder sagt (leider) SLA dazu ;)Das Verfahren wurde aber nicht von FDM verdrängt, auch wenn es manchmal so erscheinen mag. Beide Druckverfahren haben ihre Vor- und Nachteile, und werden auch im privaten Bereich für teils unterschiedliche Anforderungen benutzt. DLP ist die bessere Wahl für z.B. Zahnräder, Figuren, ...

Das Verschmelzen der Schichten funktioniert heutzutage (auf Grund der moderneren Materialien und Drucker) auch besser und erfordert nicht mehr zwingend Sintern oder Tempern - zumindest, wenn man keine höchsten Ansprüche am Bauteil hat.

Daher bin ich einfach mal gespannt auf das Ergebnis. Selbst mit FDM sind heute erstaunlich transparente Drucke möglich.

CS & VG
Stefan
 
Hallo,
Canon macht asphärische Linsen aus Kunststoff für manche Objektive im Spritzgußverfahren.
CS Mike
Richtig, keine Schichten ;) ... Die "Gläser" (Glas beschreibt hier ja den Zustand und nicht das Material) werden mit Sicherheit auch noch getempert, damit sich die kristalline Struktur bildet und das Ergebnis spannungsfrei ist.

CS & VG
Stefan
 
Richtig, keine Schichten ;) ... Die "Gläser" (Glas beschreibt hier ja den Zustand und nicht das Material) werden mit Sicherheit auch noch getempert, damit sich die kristalline Struktur bildet und das Ergebnis spannungsfrei ist.

CS & VG
Stefan
Hallo Stefan,

kristallin und transparent schließt sich aus, sobald eine Struktur (Kristall) größer Lamda/halbe ist wird es undurchsichtig! Linsen und dergleichen, wenn man sie schon aus Kunststoff macht werden meist wie schon weiter oben geschrieben im Spritzguss hergestellt. Hier werden amorphe Kunststoffe wie PC oder PMMA eingesetzt. Nichts desto trotz weißen spritzgegossene Kunststoffteile immer Spannungen auf, dies liegt an der inhomogenen Druck-/Temperaturverteilung im WZ! Durch Tempern lassen sich diese Spannungen nur bedingt beseitigen. Spannungen bedeuten immer auch Dichteunterschiede wo wir wieder beim unterschiedlichen Brechungsindex sind, ebenso bei Trennschichten! Man kann diese Spannungen in transparenten / durchsichtigen Kunststoffteilen sichtbar machen "ondolieren" (ich spreche jetzt nicht von Lockenwicklern), hier wird der unterschiedliche Brechungsindex verursacht durch Spannungen mittels monochromatischen Licht sichtbar gemacht.

Ob jetzt mit UV oder Laser belichtet ändert das nicht die Tatsache das beim 3D-Druck ob FDM, SLA oder DLP werden die Bauteile Schicht für Schicht appliziert was zwangsläufig zu Grenzschichten führt, Grenz- / Trennschicht bedeutet immer Änderung des Brechungsindexes! D.h. es wird immer Astagtismus geben, selbst eine Glaslinse die verspannt eingebaut wird sorgt für Astagtismus!

CS
Alex
 
kristallin und transparent schließt sich aus, sobald eine Struktur (Kristall) größer Lamda/halbe ist wird es undurchsichtig!
Erklär das mal CaF2, oder Quarz, oder Alaun, oder den ganzen anderen transparenten Kristallen.
Was für ein wahnsinns Aufwand getrieben wird um Flourit Einkristalle zu züchten, die groß genug für eine Teleskoplinse sind, nur um dann nicht Transparent zu sein. Schade eigentlich.

LG
Olli
 
Hallo Alex,

kristallin ist bei optischen Glas, natürlich nicht angemessen, da schoss ich über das Ziel hinaus.

Ich weiß auch, dass dieses "Glas" gegossen wird - ich wies schon früher in diesem Beitrag auf die Schichten hin ...

Bevor die Diskussion in die falsche Richtung läuft steige ich an der Stelle aber lieber aus.

CS & VG
Stefan
 
Hallo Olli,

wir sprechen von Kunststoffen, hier gibt es amorphe und Teilkristalline! Wir sprechen nicht von "Kristallen" da gibt es einen kleinen Unterschied!

CS
Alex
 
Erklär das mal CaF2, oder Quarz, oder Alaun, oder den ganzen anderen transparenten Kristallen.
Was für ein wahnsinns Aufwand getrieben wird um Flourit Einkristalle zu züchten, die groß genug für eine Teleskoplinse sind, nur um dann nicht Transparent zu sein. Schade eigentlich.

LG
Olli
So tief wollte ich nicht mehr einsteigen, da wir immer mehr vom durchaus interessanten Experiment abschweifen ;)
 
wir sprechen von Kunststoffen, hier gibt es amorphe und Teilkristalline! Wir sprechen nicht von "Kristallen" da gibt es einen kleinen Unterschied!
Das ist natürlich ein wichtiger Unterschied, aber deine Formulierung war dann in diesem Fall zu allgemein gewählt, da du ja schriebst "kristallin und Transparent schließt sich aus" und nicht "kristallin und transparent schließt sich bei Kunststoffen aus"

Glas und kristallin schließt sich übrigens auch aus, da Glas ja explizit den Zustand einer amorph erstarrten Flüssigkeit beschreibt.

LG
Olli
 
Folgende Seite könnte hierbei aber recht interessant für den Einen oder Anderen sein. Dies erklärt gut einen Teil der hier diskutierten Zusammenhänge.
Hallo Stefan,

ohne jetzt ins Lexikon geschaut zu haben, wirst Du Deine Linse aus "amorphen" Kunststoff wohl nicht oberhalb der Glastemperatur einsetzen, ebenfalls wirst Du einen "teilkristallinen" Kunststoff weder oberhalb noch unterhalb der Glastemperatur einsetzten da wie oben geschrieben dieser nicht transparent ist, im Fall einer "Linse"!

CS
Alex
 
Hallo Alex,

ich werde jetzt mal deutlicher ...

1. Ich baue keine Linse und will auch keine bauen - also lasse mich da jetzt bitte raus!
2. Es geht aktuell offensichtlich nur um die grundsätzliche Machbarkeit!
3. Das Lexikon ist von einer Firma, die die auch schon 20 Jahre am Markt ist.

Mit freundlichen Grüßen
Stefan
 
Wie ist eigentlich der aktuelle Stand deines Experiments. Hast du die Linse in der Zwischenzeit schon irgendwo ausprobiert?
Ich habe gestern ein paar Linsen gedruckt in verschiedenen Winkel zur horizontalen. Ich habe aber erst eine davon geschliffen. Derzeit läuft der Drucker und ich hoffe ich schaffe es noch eine zu bearbeiten. Leider ist das Wetter schön und die Hecke im Garten schneidet sich nicht von alleine ;-)
Ich gebe Bescheid sobald ich einige Tests durch habe.
 
Ich habe gestern ein paar Linsen gedruckt in verschiedenen Winkel zur horizontalen. Ich habe aber erst eine davon geschliffen. Derzeit läuft der Drucker und ich hoffe ich schaffe es noch eine zu bearbeiten. Leider ist das Wetter schön und die Hecke im Garten schneidet sich nicht von alleine ;-)
Ich gebe Bescheid sobald ich einige Tests durch habe.
Okay, schönes Wetter ist ein gutes Argument :cool: Hier ist es eher gerade so zu gebrauchen.

Durch die mittlerweile hitzige Diskussion bin ich echt gespannt was sich qualitativ zeigt und in wie weit sich die Grenz-/Trennschichten auswirken. Dies scheint ja zumindest deutlich weniger zu sein, wie es in der Vergangenheit zu erwarten gewesen wäre.

CS & VG
Stefan
 
Ich hab mal ein Video rausgekramt, welches den technischen Stand gut zeigt - ja, wir sind weit von der optischen Qualität entfernt, aber es ist dennoch bereits einiges möglich, was zumindest in anderen Bereichen gut nutzbar ist.

 
Hallo Zusammen,

zwischen transparent und durchsichtig liegt ja ein kleiner Unterschied! Für optische Zwecke Linse benötigt man einen amorphen Werkstoff, was bedeutet es handelt sich um eine höchst viskose "Flüssigkeit" ja richtig gelesen "Flüssigkeit" Glas und amorphen Kunsstoffen (PC, PMMA, PS, etc.) gemein ist das sie unter Druck fließen, man nennt dies Duktil! Man kann das sehr schön an sehr alten Kirchenfenstern sehen, hier fließt das Glas der Schwerkraft folgend nach unten, wer es nicht glaubt kann gerne mal den Dom in Köln oder Speyer besuchen um nur 2 Beispiele zu nennen es gibt ganz sicher weitere. Ein Teilkristalliner Kunststoff tut dies nur bedingt da die kristalline Phase, so zu sagen das Skelett, sich diesem Fließen widersetzen. Das ist wichtig um zu verstehen warum das eine durchsichtig und das andere eben nur Transparent ist. Wenn wir auf die 3D-Gedruckte Linse zurück kommen ist diese bestenfalls sehr Transparent aber nicht durchsichtig im Sinne einer homogenen Transmission des Licht`s. Jeder kennt Gefrierbeutel aus PP oder PE (beides teilkristalilne Polymere) diese sind vermeintlich durchsichtig, sind sie aber nicht, sondern nur sehr Transparent! Dies liegt am Herstellungsprozess der Tüte, hier wird ein Schlauch geblasen und das Material extrem gereckt, d.h. die langkettigen Moleküle werden so lang gezogen das Ihre Dicke unter Lamda/halbe liegt, d.h. selbst der "kristallinen" Überstruktur! Nehmen wir das selbe Material und machen ein Spritzgussteil daraus z.B. eine 1mm starke Platte, ist diese bestenfalls transparent aber nicht durchsichtig! Hier findet die Kristallisation dann wieder quasi isotrop statt, natürlich gibt es beim Spritzgießprozess eine Vorzugsrichtung und zwar in Einspritzrichtung. Die Folie dagegen hat ganz klar anisotrope Eigenschaften.

Um zum Thema "hochwertige Linse im 3D-Druck" zurück zu kommen, halte ich es auf Grund meiner auch in vorangegangen Post's dargebrachten Argumente für vergebliche Liebesmühe!

Selbst amorphe Kunststoffe können durch Reibung zur "Kristallisation" gebracht werden, hier denke ich führt polieren doch anständig für Reibung, was die optischen Eigenschaften hinsichtlich Durchsichtigkeit eher verschlechtern als verbessern sollte!

Wie gesagt lasse ich mich gerne eines besseren Belehren, die Physik spricht aber dagegen!

CS
Alex
 
Ach du liebe Zeit... jetzt geht das mit dem fließenden Glas wieder los.



Gruß Thomas
 
Hi Alex,

Transparenz und Durchsichtigkeit sind synonyme Begriffe, es gibt daher keinen Unterschied zwischen transparent und durchsichtig.
Die Kirchchenfenstergeschichte gehört, wie Thomas schon verlinkt hat, zu den populären Irrtümern der Physik.
CS Mike
 
Zuletzt bearbeitet:
Hallo Thomas,

habe ich auch schon mal gehört, dies widerspricht aber dem duktilen verhalten amorpher Werkstoffe! Unter konstanten Druck fließt jeder amorphe Werkstoff, man kann natürlich auch mit dem Hammer drauf schlagen dann zerbricht er! In der Anfangszeit von Kunststoffleuchten am Auto wurden diese angeschraubt, sogar mit definiertem Drehmoment! Mit der Zeit das können auch Jahre sein lockerten sich die Scheinwerfer, der Kunststoff war weggeflossen. weshalb diese Leuchten heute nicht mehr direkt angeschraubt werden, sondern verklippst, per metallischen Einleger oder was auch immer verstärkt oder befestigt werden aber ganz sicher nicht direkt verschraubt, zumindest bei den besseren Herstellern!

Den duktilen Eigenschaften von "herkömmlichen" Glas wirst Du wohl nicht widersprechen. Amorphe Werkstoffe neigen zum fließen daran wird der Link nichts ändern, dass Gegenteil wird im Übrigen im Link nicht erläutert.

Möglicherweise kennt der Kölner oder der Speyrer Dom den Link auch nicht, mag sein! Es kann natürlich auch sein, dass man beim Zusammenbasteln der Scheiben immer das Dicke nach unten gemacht hat, kann sein, genau weis man das nicht! Sicher spielt das Fertigungsverfahren auch eine Rolle!

Einfach mal Googeln, Glas fließt!

Im Übrigen ist das überprüfen der Duktilität von Werkstoffen auch von Glas, Standard in der Materialprüfung.

CS
Alex
 
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