Výroba brýlových čoček LF MU Brno Brýlová technologie Struktura prezentace • Rozdělení výrobních procesů • 1. generace – soustružení, broušení, leštění • Výroby výslisků – lisování, lití, vstřikování • 2. generace – cut to polish • 3. generace – HD FreeForm • Čočky se specifickým typem výroby • Výroba speciálních brýlových čoček – prizmatické, bifokální, lentikulární • Kontrolní fáze výroby 2 Rozdělení výrobních procesů • 1. generace – mechanické broušení, soustružení a leštění, plastové i minerální čočky • 2. generace – HD (high definition) soustružení a leštění (cut to polish) • 3. generace – FreeForm • 4. generace – cut to coat – po soustružení se čočka rovnou lakuje – budoucnost !!! 3 1. generace • Klasické obrábění – Soustružení – Broušení – Leštění • Výroba speciálních čoček (např. vyšší torické čočky) 4 Výroba polotovarů (výlisků) • Výroba minerálních polotovarů • Výroba plastových polotovarů 5 Minerální polotovary • Kapková metoda – sklovina se odkápne do předem připravené formy a přiklopí se horní vrstvou formy (hlavou) • Druhy minerálních polotovarů: – Pro nízké sférické čočky – Pro torické čočky – Pro bifokální čočky vybrušované a zatavované – Pro lentikulární čočky 6 Základní parametry minerálních výlisků • Vrcholová lámavost základní plochy • Konstrukční průměr budoucí čočky 7 Materiály pro výrobu minerálních výlisků 8 Plastové polotovary 9 Výrobní technologie plastových výlisků • 3 způsoby výroby: – Lisování – Vstřikování – Odlévání 10 Lisování • Výroba z deskových materiálů jako je např. polymethylmethakrylát • Z desky se vyfrézují kolečka potřebného průměru • Soustružením se dosáhne potřebných optických parametrů • Opracované plochy se leští • Následně se čočka zahřeje do těstovitého stavu (150°C) a vloží se mezi dvě formy a pod tlakem 20 MPa se získá přesný tvar čočky 11 Vstřikování • Sériová výroba (sluneční afokální čočky) • Acetátcelulóza, polymethylmethakrylát ve formě granulí • Materiál se ve vstřikovacích lisech vstřikuje do ocelové formy 12 Odlévání • Nejdokonalejší metoda • Přesné namíchání monomeru a iniciátoru v prostředí nasyceném dusíkem a oxidem uhličitým, čímž se brání vzdušné vlhkosti • Směs se lije do konvexní a konkávní formy • Polymerizace probíhá dvěma způsoby: – S pomocí UV-záření – S regulovanou teplotou přibližně 20 hodin 13 Výrobní postup 1. generace • Zvolí se materiál, požadovaný poloměr křivosti druhé plochy, okrajová, resp. středová tloušťka • Opracování probíhá na CNC strojích 14 Fáze opracování • Překrytí přední plochy polotovaru ochrannou fólií • Natmelení speciální duralové tmelky pomocí kovu s nízkou tavitelnou teplotou • Soustružení nebo frézování ve dvou hlavních směrech • Broušení • Leštění 15 Broušení • Slouží k vyhlazení vysoustružené čočky • Provádí se za pomoci nástroje zvaného šala • Provádí se jemnou smirkovou fólií • Broušení probíhá na speciálním brousícím stroji, který se chladí vodou • Brousící cyklus obsahuje 2krát hrubé broušení a jemné broušení 16 Leštění • Používají se speciální leštící fólie a prostředky (Al2O3 nebo oxidy ceria) • Směsi se liší hustotou, abrazivní schopností a pH • Ideální vlastnosti se projevují do 10°C, proto je nutné chladící zařízení • Proces je ovlivněn také tlakem čočky a leštící fólie 17 Kontrolní fáze • Očištění pomocí stlačeného vzduchu • Vizuální kontrola • Oddělení tmelky a odstranění fólie • Čočka je vyčištěna ve vodní lázni s přídavkem saponátu, nebo pomocí ultrazvuku • Kontrola zakřivení čočky pomocí sférometru 18 Výrobní technologie 2. generace • Cut to polish • Přístroj na obrábění (soustruh) obsahuje řídící jednotku, citlivý snímač, servo motor, vstup pro vkládání dat a digitální přepočet tvaru zakřivení obráběného tvaru • Výsledné povrchové nerovnosti soustruhu jsou do 0,25 mikronů a odchylka od zakřivení do 0,3 mikronů 19 V čem je tedy rozdíl oproti 1. generaci? • Soustružení je s přesností do 0,03 D • Je možné tedy vynechat broušení povrchu (chybí šala) • Rameno CNC stroje se pohybuje také v ose Z (předozadní) • Pracuje se tedy v 3D prostředí 20 3. generace • Přesnější HD obrábění z 2. generace • Specifický soubor dat, charakteristické pro každou čočku • V současné době rozlišujeme 2 základní druhy těchto zařízení: – Přehledová – tři vztažné body, vytvoření pracovního modelu pomocí softwaru – Improvizovaná – programově nastavitelná hlava 21 Princip HD FreeForm • Polotovar se otáčí • Nástroj vybrušuje požadované parametry v 3D • Nástroj je řízen řídícím programem • Během obrábění je stav opracování průběžně vyhodnocován a upravován řídícím programem 22 Klasické obrábění vs. HD FreeFrom • Přesná tloušťka čočky • Větší přesnost cylindrické hodnoty • Nižší výrobní náklady – bez forem • Vybroušení plochy až v optických laboratořích • Nižší skladovací náklady – méně zásob • Nižší pracovní náklady – bez broušení • Větší výrobní rozsahy • Automatizace výrobního procesu 23 Čočky se specifickou technologií výroby • Bifokální brýlové čočky – Minerální • Vybrušované • Zatavované – Plastové • Progresivní • Cylindrické a torické čočky • Vysokoindexové čočky 24 Vybrušované bifokální čočky • Výbrus na zadní ploše čočky • Nevýhodou je skok obrazu na předělu • Prizmatické účinky na předělu by se měly rovnat 25 Bifokální sklo zatavované • Do přední plochy skla se zatavil nový druh skla o vyšším indexu lomu • PB je roven rozdílu optické mohutnosti vybroušeného základního skla a dílu přidaného 26 Plastové bifokální čočky • Lití do formy • Opracování zadní plochy • Segment do blízka je vystouplý z povrchu čočky 27 Progresivní čočky • Lití do formy s progresivním profilem • Progresivní úprava zadní plochy čočky metodou FreeForm 28 Cylindrické a torické čočky • Plan-cylindrické • Sféro-cylindrické • Sféro-torické – nejmenší stupeň astigmatismu šikmých paprsků 29 Vysokoindexové čočky • S rostoucím indexem lomu materiálu stoupá jeho měrná hmotnost a disperze 30 Speciální brýlové čočky a jejich výroba • Prizmatické čočky • Lentikulární čočky • Samozabarvovací čočky • Polarizační čočky 31 Prizmatické brýlové čočky • Prizmatický efekt získáme vychýlením středu křivosti R1 nebo R2 • Nevýhodou je nárůst tloušťky, hmotnosti a disperze 32 Lentikulární čočky • U konvexních čoček (např. afakie) se tmelí silná spojka na opticky neutrální nosné sklo • U konkávních čoček se tvoří výbrus ze zadní strany čočky • Použití u čoček nad +/- 8D 33 Samozabarvovací brýlové čočky • Minerální – halogenidy stříbra jsou obsaženy v materiálu brýlové čočky • Transition – aktivní molekuly jsou obsaženy v tenké vrstvě materiálu • Aktivace molekul pomocí UV světla 34 Polarizační čočky • Polariod – spojení CAB s PVA polarizační vrstvou • Polarizační vrstvu je možné zalisovat i do minerálních čoček • Spojení CR-39 s polarizačním materiálem • V současné době se polarizační čočky ve formě výlisků vyrábí samostatně, pak následuje jejich opracování za účelem získání definitivní optické mohutnosti 35 Kontrolní fáze výroby • Normy: – ČSN EN ISO 8980-1 a ČSN EN ISO 8980-2 • Základní požadavky pro optické a geometrické vlastnosti brýlových čoček s neopracovaným okrajem • Tolerance při měření fokometrem • Geometrická tolerance • Tolerance tloušťky • Tolerance víceohniskových segmentů • Kontrola materiálu a povrchové jakosti 36 Tolerance hodnot při měření fokometrem 37 Geometrická tolerance • Rozměry čoček mají tyto označení: – Rozměry dn udávané výrobcem – Efektivní rozměry de, které jsou brány jako skutečné rozměry – Užitné rozměry du, které se týkají využitelné plochy • Pro kulaté čočky platí: du ≥ dn – 2 mm 38 Tolerance tloušťky • Efektivní tloušťka se měří ve vztažném bodě kolmo k přední ploše čočky • Nesmí se lišit od hodnoty stanovené výrobcem o více než +/- 0,3 mm 39 Tolerance víceohniskových segmentů • Rozměr segmentu se nesmí lišit od udané hodnoty o více než +/- 0,5 mm • V případě páru nesmějí být vzájemné rozdíly větší než +/- 0,7 mm 40 Kontrola materiálové a povrchové jakosti • V zóně o průměru 30 mm kolem referenčního bodu ani na ploše segmentu nesmí mít čočka žádný vnitřní povrchový kaz, který by rušil vidění • To samé se také týká referenčního bodu do blízka • Mimo tyto zóny jsou přípustné drobné izolované vady materiálu • Při kontrole se čočka prohlíží proti ostrému rozhraní světla a tmy proti černému pozadí bez zvětšovacích pomůcek 41 Děkuji za pozornost • Literatura: – Najman, L.: Dílenská praxe očního optika, Brno: IDVPZ, 2001 – Rutrle, M.: Brýlová technika, estetika a přizpůsobování brýlí, Brno IDVPZ, 2001 – Polášek, J.: Technický sborník oční optiky, Praha: SNTL, 1975 42