Kỷ yếu hội nghị khoa học công nghệ toàn quốc khí - Lần thứ IV CÔNG NGHỆ MỚI GIA CÔNG CÁC SẢN PHẨM QUANG HỌC YÊU CẦU ĐỘ CHÍNH XÁC ĐẶC BIỆT CAO INNOVATIVE GLASS MOULDING TECHNOLOGY FOR MANUFACTURING OF ULTRA-PRECISION OPTICS Vũ Anh Tuấn Fraunhofer Institute for Production Technology (IPT), Aachen, Germany anh.tuan.vu@ipt.fraunhofer.de TÓM TẮT Các chi tiết quang học độ xác cao đóng vai trò đặc biệt quan trọng trình bùng nổ phát triển sản phẩm công nghệ cao nhiều lĩnh vực từ giải trí, công nghiệp đến an ninh - quốc phòng năm gần Ví dụ, thấu kính quang học (lens) máy ảnh, máy quay kĩ thuật số yêu cầu độ xác hình dáng nhỏ 1µm độ nhám bề mặt Ra nhỏ 20nm Các phương pháp gia công tinh bao gồm mài đánh bóng yêu cầu lựa chọn chế độ công nghệ vô khắt khe, nhiều trường hợp thỏa mãn chi tiết yêu cầu độ xác cao hình dáng phức tạp Hơn nữa, mặt kinh tế, phương pháp gia công truyền thống đòi hỏi chi phí trang bị công nghệ cao, thời gian gia công lớn dẫn tới suất thấp, không phù hợp cho sản xuất hàng loạt Công nghệ dập khuôn thủy tinh xác (Precision Glass Molding) gần tập trung nghiên cứu phát triển Viện Fraunhofer IPT, CHLB Đức nhằm ứng dụng gia công chi tiết quang học có yêu cầu độ xác đặc biệt cao với chi phí gia công phù hợp Bài báo giới thiệu khả công nghệ phương pháp dập khuôn xác; đồng thời tiềm ứng dụng to lớn lĩnh vực quang học giới Việt Nam Từ khóa: dập khuôn xác, quang học, thủy tinh, độ xác cao, khuôn mẫu ABSTRACT Ultra-precision optics has greatly contributed their significance in the emerging developments of high technology products in various ranges from entertainments, industries to military defense Optical lenses of camera, for example, require an accuracy of less than 1µm and surface roughness Ra less than 20nm The direct manufacturing, including grinding and polishing is not able to fulfil such those precious requirements Moreover, due to the expensive investment of the machining systems together with high machining time, this traditional method becomes not appropriate for volume production of the precision optics Precision Glass Molding has been developed in Fraunhofer IPT in Germany, which allows to succeed in fabricating ultra-precision optics and requires less time consumption This paper presents this innovative technology in molding of glass optics and illustrates obviously potential applications in the today’s optical markets Keywords: Precision Glass Molding, optics, glass, mould making, ultra-precision ĐẶT VẤN ĐỀ Cùng với tiến khoa học - kỹ thuật thập kỷ gần đây, chi tiết quang học (optics) đóng vai trò đặc biệt quan trọng sản phẩm công nghệ cao đòi hỏi tính xác, độ phân giải độ nét cao Như giới thiệu Hình 1, chi tiết quang học có mặt hầu hết sản phẩm từ sản phẩm công nghệ cao, thiết bị gia dụng giải trí Đặc biệt, bước sang kỉ XXI, kỉ dự báo kỉ nguyên công nghệ photon ánh sáng [1], ngành kỹ thuật gia công xác sản phẩm quang học từ thủy 644 Kỷ yếu hội nghị khoa học công nghệ toàn quốc khí - Lần thứ IV tinh (glass) đặc biệt quan tâm năm gần nhằm đáp ứng số lượng lớn mà thị trường yêu cầu Hình cho thấy tiềm phát triển đa dạng thị trường sản phẩm quang học Châu Âu năm 2105 [2] Ví dụ, phân tích nhu cầu phân khúc thị trường đèn LED cho ngành công nghiệp chiếu sáng, Hình (phải) cho thấy, vòng năm (2008-2015), doanh thu tính riêng cho phân khúc tăng tới 19 lần (từ 0,1 lên tới 1,9 tỉ €), phản ánh rõ nét tiềm to lớn thị trường sản phẩm Lens máy ảnh Smartphone Cảm biến ôtô LED chiếu sáng Năng lượng Thiết bị y học Hình Ứng dụng rộng rãi sản phẩm quang học công nghiệp Tuy nhiên, tiến công nghệ gần đặt xu hướng thay đổi toàn diện thiết kế yêu cầu kỹ thuật cho sản phẩm quang học Về vật liệu, thủy tinh sử dụng để thay nhựa polymer nhằm nâng cao tính, tuổi thọ độ xác gia công chi tiết Bên cạnh đó, hình dáng hình học phức tạp cho phép giảm tượng quang sai, nâng cao đặc tính quang học, đồng thời đảm bảo tính thẩm mỹ tinh giản thiết kế hệ thống quang học [3,4] Đặc biệt, độ xác chất lượng bề mặt chi tiết đòi hỏi ngày khắt khe hơn, ví dụ ống kính (lens) máy ảnh, camera yêu cầu sai số hình dáng PV