A novel prototyping technique for non-imaging optics.
Master thesis
Permanent lenke
https://hdl.handle.net/11250/3091466Utgivelsesdato
2023Metadata
Vis full innførselSamlinger
Sammendrag
Denne studien undersøker et innovativt alternativ til å direkte 3D-printe non-imaging optiske prototyper. Ved å benytte kommersielt tilgjengelig 3D-printeteknologier og enkle verktøy, presenterer studien en kreativ press-forming prosess. Kapabel til å produsere velfungerende fri-form linser. Prosedyren benytter enkle, men smarte teknikker innen 3D-printing for å press-forme en PMMA plate til en linse. De produserte linsene blir evaluert gjennom flere tester ment til å bedømme den optiske ytelsen. En profesjonelt 3D-printet linse i materialet Accura ClearVue blir brukt som et referansepunkt for eksisterende løsninger i markedet. Motivasjonen bak å undersøke press-forming stammer fra konseptet Etendue Rotating. Et konsept utviklet for å øke effektiviteten til solar troughs, en type termisk solkonsentrator. Linsene som blir produsert innehar en avansert geometri, utfordrende å produsere sammenlignet med konvensjonelle asfæriske linser. Studien demonstrerer en kostnadsbesparende metode for non-imaging optiske prototyper. I tillegg blir en formålsbygget fysisk test benyttet med bildeanalyse benytter for å evaluere den optiske oppførselene til linsene. Fra testen avdekkes det klart bedre ytelse hos de press-formede linsene sammenlignet med markedsreferansen. This study explores an innovative approach to directly 3D printing non-imaging optical prototypes. By utilizing commercially available 3D-printing technology and simple tools, the research presents a press-forming procedure capable of producing well-performing free-form lenses. The procedure utilizes simple, but clever 3D-printing techniques to press-form heated PMMA into a desired shape. The lenses are evaluated through multiple tests, designed to evaluate their optical performance. A professionally 3D printed lens in Accura ClearVue material serves as a benchmark for existing market solutions. This novel approach has been motivated by a concept designed to improve the efficiency of solar troughs. The lenses in this study feature a complex geometry, possessing manufacturing challenges beyond those associated with traditional aspherical lenses. The outcome of the research could provide valuable insights into cost-effective prototypes for non-imaging optics. The press-formed prototypes are found to significantly outperform the 3D printed benchmark in a purpose-built test jig, utilizing image analysis to compare the performance of the different lenses.