增材制造用于灯具的透明透镜的方法技术

一种制造三维透镜(90)的方法：包括将透镜模板输入到控制器(200)中；根据该透镜模板将透镜材料(25)的第一层(27)沉积到工作表面(70)上；并将该透镜材料(25)的另外的丝状层(27)连续沉积到该第一层(27)上。透镜材料(25)的层(27)的该沉积根据该透镜模板完成，以便建立具有用于透射光的特定透射散射轮廓的该三维透镜(90)。维透镜(90)。维透镜(90)。

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】增材制造用于灯具的透明透镜的方法
[0001]相关申请的交叉引用
[0002]本非临时专利申请要求于2020年5月6日提交的美国专利申请第63/020,574号的优先权和权益。所述申请的全部内容特此以引用方式并入本文。


[0003]本公开在由能源部授予的合作协议#DE
‑
EE0008722下在政府支持下进行。政府具有本专利技术的某些权利。本公开涉及一种使用增材制造工艺制造用于灯具的透明透镜的方法。更具体地，本公开涉及一种使用熔融沉积模型化(FDM)制造用于灯具的透明聚酰胺透镜的方法。

技术介绍

[0004]用于灯具或LED固定装置的硅酮类透镜的生产是使用已知模制或挤出技术进行的。使用这种模制技术以产生不同形状和/或大小的透镜需要使用不同模具和模具工具。这导致这种透镜的生产成本高，并且当在不同形状和/或大小的透镜之间移动生产时，产生大量的前置时间。因此，这些模制透镜的设计自由度非常有限，这是因为每个不同透镜需要一组新的模具。
[0005]这些仅仅是当前制造用于灯具的透明透镜的方法中存在的一些缺点。

技术实现思路

[0006]一种制造用于灯具的三维透镜的方法的实施方案使用增材制造工艺。该方法包括：将透镜模板输入到控制器中，根据透镜模板将透明聚酰胺材料的第一丝状层沉积到工作表面上；及根据透镜模板将透明聚酰胺材料的另外的丝状层连续沉积到第一层上以建立三维透镜。透镜模板进一步包括透射光的透射散射轮廓。
[0007]在实施方案中，该方法进一步包括至少一种后印刷工艺。在实施方案中，将一种或多种填料添加到透明聚酰胺材料以便控制透射光的柔和度。在实施方案中，透明聚酰胺材料着色一颜色。在实施方案中，三维透镜包括一个或多个光滑表面。在另一实施方案中，三维透镜中的至少一部分建立在支撑材料上，并且在完成透明聚酰胺材料的沉积之后去除支撑材料。在其它实施方案中，该第一丝状层和该另外的丝状层基本上彼此平行。
[0008]制造三维透镜的方法的另一实施方案包括：将透镜模板输入到控制器中，根据透镜模板将透镜材料的第一层沉积到工作表面上；并且根据透镜模板将透镜材料的另外的层连续沉积到第一层上以建立三维透镜。透镜模板进一步包括透射光的透射散射轮廓。
[0009]在实施方案中，三维透镜用于灯具。在实施方案中，该方法进一步包括至少一种后印刷工艺。在实施方案中，三维透镜中的至少一部分建立在支撑材料上，并且在完成透镜材料的沉积之后去除支撑材料。在实施方案中，该第一层和该另外的层基本上彼此平行。在实施方案中，该透镜材料是透明聚酰胺。在实施方案中，该透明聚酰胺材料包括一种或多种填料，以便控制透射光的柔和度。在实施方案中，透明聚酰胺材料着色一颜色。
附图说明
[0010]以上简要概述的本专利技术的更具体的描述可参考实施方案进行，这些实施方案中的一些在附图中示出。然而，应当注意，附图仅示出了本专利技术的典型实施方案，因此不应被视为对本专利技术范围的限制，因为本专利技术可允许其他同样有效的实施方案。因此，为了进一步理解本专利技术的实质和目的，可参考以下具体实施方式，该具体实施方式可结合附图阅读，在附图中：
[0011]图1是沉积印刷材料的FDM印刷装置的示例的示意图；
[0012]图2a至图2c是在FDM印刷过程的各个阶段期间材料沉积的示意图；
[0013]图3a是沉积在工作表面上的印刷材料层的示意图；
[0014]图3b是另一示意图
[0015]图4是非印刷丙烯酸透镜的透射散射的描绘；
[0016]图5a示出了印刷光滑表面的透射散射图案的示例，其中FDM印刷装置的喷嘴设置为+45
°
；
[0017]图5b示出了印刷粗糙表面的透射散射图案的示例，其中FDM印刷印装置的喷嘴设置为
‑
45
°
；
[0018]图5c是绘示各种印刷参数对光透射散射的影响的图表；
[0019]图6是由裸眼睛看到的参考标记；并且
[0020]图7a至图7c绘示变化印刷某些参数如何改变印刷透镜的光学特性的三个示例。
具体实施方式
[0021]以下描述涉及一种增材制造用于灯具的透明聚酰胺透镜的方法的各种实施方案。显而易见的是，这些实施方案仅仅是示例，并且可能存在实现本文所讨论的本专利技术方面的多种变型和修改。在整个本说明书中使用了若干术语来结合附图描述本专利技术的突出特征。除非特别指出，否则可能包括“第一”、“第二”、“内部”、“外部”等的这些术语并非旨在过度限制本专利技术的范围。如本文所用，术语“约”或“大约”可指所要求或所公开的值的80％至125％的范围。关于附图，它们的目的是描绘增材制造用于灯具的透明聚酰胺透镜的方法的突出特征而不是特定按比例提供。
[0022]图1至图2中示出了用于熔融细丝制造或熔融沉积建模(FDM)的装置的示意性示例。将丝状材料20馈入FDM印刷机10中，其中将所述丝状材料加热、熔化并且通过定位在挤出头30上的一个或多个喷嘴40挤出。随后根据预定模板将熔化的丝状材料或“印刷材料”25(或透镜材料)沉积在层27中以形成三维透镜90。预定模板或操作指令被预载入到FDM印刷机10的控制器200中并且指定印刷的透镜90的印刷参数，例如形状、厚度和组合物。为了将生产切换到不同形状和/或大小的透镜，将新的指令集输入到控制器200中，并且可能改变一个或多个喷嘴40。这意味着在能够制造不同形状的透镜之前，生产上存在相对短的中断，并且透镜的设计自由度增加。相反，当使用模制工艺时，将生产改变为不同形状的透镜需要完全重组和/或创建新模具。这会大大增加滞后时间和成本，这进而降低了设计自由度。
[0023]在所述实施方案中，透镜由透明聚酰胺材料组成，所述透明聚酰胺材料与传统上用于模具透镜的丙烯酸材料相比，具有抗冲击性，具有高玻璃化转变温度，并且还具有高光透射率。这种材料的示例是尼龙和脂肪族非晶形聚酰胺(ISO 1874命名法PA PACM12)。下表
1比较了脂肪族非晶形聚酰胺(AAP)的某些性质与典型丙烯酸材料的某些性质。
[0024]表1
[0025][0026]与立体光刻印刷技术相比，透明聚酰胺透镜的FDM印刷还提供了若干益处，如由于紫外线曝露而降低或没有产物降解，并且对广泛化学物质的抗性增加。FDM印刷透明聚酰胺透镜的所有这些性质对于产生用于被分类为危险的环境中的透镜灯具来说尤其合乎需要。
[0027]参考图1，印刷材料25的层27可以直接沉积到工作表面70上或沉积到支撑材料60上，或两者的任何组合。可以在印刷过程期间使用支撑材料60，以便在建立层27以形成三维透镜90时支撑印刷材料25。挤出头30被配置成沿着挤出头轴线移动X为了打印透镜90。如图所示，透镜90是凹透镜，然而几乎任何形状、大小和配置的透镜可以使用这一印刷工艺形成。
[0028]如图2a至图2c所示，在印刷过程的各个阶段描绘透镜90。图2a示出了印刷过程中的早期时间点，其绘示形成透镜90的一部分的材料层本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】1.一种使用增材制造工艺制造用于灯具的三维透镜的方法，所述方法包括：将透镜模板输入到控制器中；根据所述透镜模板将透明聚酰胺材料的第一丝状层沉积到工作表面上；以及根据所述透镜模板将所述透明聚酰胺材料的另外的丝状层连续沉积到所述第一丝状层上以建立所述三维透镜其中所述透镜模板包括用于透射光的透射散射轮廓。2.根据权利要求1所述的方法，所述方法进一步包括至少一种后印刷工艺。3.根据权利要求1所述的方法，其中将一种或多种填料添加到所述透明聚酰胺材料以便控制所述透射光的柔和度。4.根据权利要求3所述的方法，其中所述透明聚酰胺材料着色一颜色。5.根据权利要求1所述的方法，其中所述三维透镜包括一个或多个光滑表面。6.根据权利要求1所述的方法，其中所述三维透镜中的至少一部分建立在支撑材料上，并且其中在所述沉积完成之后去除所述支撑材料。7.根据权利要求1所述的方法，其中所述第一丝状层和所述另外的丝状层基本上彼此平行。8.一种制造三维透...

【专利技术属性】
技术研发人员：J，
申请(专利权)人：伊顿智能动力有限公司，
类型：发明
国别省市：