Jeg har sett en del diskusjon rundt «friforms»-linser på sosiale medier. Mye av det har virket feil, så jeg tenkte det ville være verdt å snakke om det her. Hva er friformslinser? For de fleste leverandører av optiske varer brukes begrepet friform for å referere til progressive addisjonslinser (PAL-er) som produseres ved å skjære komplekse kurver, inkludert den progressive styrkeflaten, på baksiden (okularsiden) av halvfabrikata med enstyrkeglass.
Mange optikere og andre optikere har aldri sett innsiden av et overflatebehandlingslaboratorium, så la oss først se på hvordan linser tradisjonelt har blitt overflatebehandlet. Jeg skal gi dere en oversikt her, inkludert bare de viktigste trinnene (så til mine labrador-kollegaer der ute, jeg vet at jeg utelater noen detaljer, men jeg tror ikke de er relevante for dette emnet).
Bestillinger ankommer laboratoriene på flere måter, men nå til dags ankommer de vanligvis i en integrert optisk laboratoriestyringssystem (LMS), som for eksempel Innovations. I tillegg til å prise og fakturere bestillingen, finner LMS vanligvis ut hvilke emner som skal brukes, og hvis linsene må overflatebehandles, hvordan de «halvferdige» emnene skal slipes for å produsere de tynnest mulige linsene gitt kravene i bestillingen og eventuelle juridiske eller konvensjonelle standarder som gjelder for tykkelse og slagfasthet.
«Halvferdige» linseemner har en ferdigbehandlet frontflate, som kan være sfærisk (selv om det i den fjerne fortiden ikke var uvanlig at halvferdige emner hadde toriske frontflater, som ble brukt til å produsere enstyrkeglass i «plussylinder»-form); de kan ha segmenter plassert på frontflatene (i tilfelle av multifokale glass med flat topp og runde segmenter); eller de kan ha komplekse progressive addisjonstopologier.
Hva er friforms progressive linser?
Friforms progressive glass er digitalt produserte progressive glass som lages ved å skjære komplekse, tilpassede overflater på baksiden av et halvferdig enstyrkeglassemne. Dette gjør at laboratorier kan produsere hvert glass på bestilling, samtidig som lagerbehovet reduseres.
For de fleste leverandører av optiske varer refererer begrepet «friform» til progressive addisjonslinser (PAL-er) som produseres ved å skjære komplekse kurver, inkludert den progressive styrkeoverflaten, på baksiden (okularsiden) av halvfabrikata med enstyrkeglass.
Tradisjonell linseoverflatebehandling: De fire trinnene
I tradisjonell linseproduksjon (også kalt overflatebehandling) er det fire hovedtrinn: blokkering, generering, finpussing (også kalt utjevning) og polering. Nedenfor er en kort oversikt over hvert trinn:
- Blokkering: Dette består av å feste en gjenstand til den ferdige frontflaten av linsen ved hjelp av et av forskjellige medier (ofte en legering med lavt smeltepunkt, men i den senere tid har flere harpikser og lim blitt brukt) som fester seg til blokken på den ene siden og linsen på den andre; blokken gir en måte å holde linsen i maskinene på.
- Genererer: Den skjærer en sfærisk eller torisk overflate på baksiden av emnet. Gjennom årene har generatorer gått fra å bruke koppformede slipeverktøy til frese- og skjæreverktøy, som kunne skjære mer nøyaktige toriske overflater. Likevel er overflatene som produseres i alle tilfeller ganske ru, noe som gjør det neste trinnet, kalt «fining» («smoothing» i Storbritannia), nødvendig.
- Fining (utjevning): Denne prosessen innebærer å gni den genererte overflaten mot en «lapp» (også kalt et «verktøy») – et presist maskinert metallverktøy formet til de ønskede kurvene. I dag, med oftalmiske linser nesten alltid av plast, er slipeputer som fester seg til overflaten av lappen tilstrekkelige til å glatte overflatene til et punkt der de kan poleres. En vannstrøm rettet mot linse-lapp-grensesnittet fjerner de fine partiklene som produseres av slipemiddelets virkning.
- polering: En prosess som er så godt som identisk med finpussing (faktisk er maskinene identiske), bortsett fra at det i stedet for slipeputen brukes en myk, porøs pute. I stedet for vann brukes en poleringsmiddel bestående av svært fine partikler suspendert i vann. Puten mettes med poleringsmiddelet, og det gir den effekten som kreves for å produsere en skinnende, speilblank overflate.
Denne grunnleggende firetrinnsprosessen for overflatebehandling av linser forble fundamentalt den samme i flere tiår. Det var imidlertid kontinuerlige forbedringer i materialer og teknikker som gjorde overflatebehandlingen mer effektiv og presis.
Utviklingen av slipeputer tidlig på 1970-tallet var revolusjonerende og bidro betydelig til at plast tok over glass i løpet av det tiåret. Opprinnelig var en totrinns fineringsprosess nødvendig; det første trinnet brukte et aggressivt slipemiddel (vanligvis silisiumkarbid) for ikke bare å glatte overflaten, men også for å korrigere eventuelle unøyaktigheter i overflaten (unøyaktigheter var vanlige på grunn av bruken av koppformede slipeverktøy i datidens generatorer). Mens noen koppformede generatorer kunne produsere ganske glatte overflater (men bare ved å kjøre veldig sakte), kunne de ikke produsere veldig nøyaktige toriske overflater. I det andre fineringstrinnet ble et finere, mykere slipemiddel (vanligvis aluminiumoksid) brukt.
På slutten av 1980-tallet dukket de første frese- og dreiebenkgeneratorene opp i optiske laboratorier. Disse kunne skjære overflater direkte med mye større formnøyaktighet enn de eldre slipeteknikkene – noe som betyr at de kunne produsere svært presise toriske og komplekse kurver. I starten var overflatene fra disse CNC-generatorene fortsatt noe ru, men etter hvert som teknologien ble bedre, oppnådde de jevnere resultater.
Etter hvert som disse generatorene utviklet seg, ble de faktisk i stand til å produsere en overflate så glatt at den kunne gå rett til polering uten noe finpussingstrinn i det hele tatt. Denne muligheten ble kjent som «kutt-til-polering». Tidlige kutt-til-poleringssystemer brukte fortsatt de tradisjonelle stive rundingene for det siste poleringstrinnet, men overflatebehandlingssiden av virksomheten innså raskt noe banebrytende: hvis man kunne generere polerbare overflater direkte, var man ikke lenger begrenset til enkle kuler og toriske former. Det virket plutselig mulig å produsere langt mer komplekse overflategeometrier – og det var da fri form begynte å bli sett på som et oppnåelig mål.
Fra polsk til friformsprogressive
For laboratorieprodusenter ga overgangen til friformede progressive linser en stor fordel: det reduserte to betydelige kostnadssentre: blanklager og lagerhold. Dette gjorde friformede linser bedre for produsenter, spesielt når progressive overflater kunne produseres på forespørsel.
Før det ble mulig å skjære for å polere, da folk i feltet så forbedringene i formnøyaktighet og overflateruhet som generatorer kunne produsere, vendte tankene deres seg mot det som frem til da hadde vært en slags «hellig gral». Hva om progressive linseoverflater kunne skjæres med disse nivåene av overflatekvalitet, på den okulare siden av sfæriske, halvferdige linseemner?
- Lære hvordan redusere behandlingstiden i laboratoriet med smartere ruting, automatisering og sanntidssynlighet.
Appellen ved en slik mulighet var åpenbar: halvferdige enkeltstyrkeemner var (og er fortsatt) mye billigere enn halvferdige progressive emner. Dessuten ville antallet forskjellige halvferdige enkeltstyrkeemner som måtte holdes på lager (syv til tolv forskjellige basiskurver) være en brøkdel (vanligvis en niendedel, siden det er ni vanlige addisjonspotenser) av antallet forskjellige halvferdige progressive emner som må holdes på lager (syv til tolv basiskurver ganger ni addisjonspotenser), hvis progressive overflater av forskjellige addisjoner kunne produseres på forespørsel.
Kort sagt lovet freeform-progressive linser betydelige kostnadsbesparelser i linseproduksjonen ved å lage hvert linse på bestilling i stedet for å hente fra et lager av forhåndsstøpte emner.
To muliggjørere mangler fortsatt
To ytterligere innovasjoner var nødvendige for å gjøre disse ambisjonene til praktiske realiteter.
Innovasjon nr. 1: Polering av komplekse overflater
Den første utfordringen lå i poleringsprosessen. Mens generatorer kunne skjære polerbare overflater, brukte den eksisterende prosessen lappskjæringer (også kjent som «verktøy») som kuttet til sfæriske eller toriske kurver. De tilsvarende sfæriske eller toriske overflatene på linsene som skulle poleres, kunne gnides mot lappskjæringen, med en lett slipende poleringsslam og pute mellom linseoverflaten og lappskjæringen, i bevegelser som var tilstrekkelig komplekse og tilfeldige til å unngå å produsere lokaliserte feil i overflatene, som ellers kunne oppstå fra uregelmessigheter i lappskjæringen eller puteoverflaten.
Den typen bevegelse kunne ikke brukes for en mer kompleks overflate, som for eksempel en progressiv kraftoverflate. Bølgene i overflaten forhindrer bruken av den gnidende bevegelsen. Løsningen viste seg å være noe ganske enkelt: bruk av "konforme" poleringsslip, spunnet i maskiner som i utgangspunktet lignet mye på gammeldagse "sfæremaskiner". Sistnevnte brukte soppformede metallslip, spunnet på "stilkene" sine (for å strekke metaforen); en linse holdt til slipeflaten på den ene siden av slipeflaten, under toppen, ville spinne på grunn av de forskjellige hastighetene til den roterende overflaten nærmere midten av den roterende slipeflaten, hvor rotasjonshastigheten til slutt faller til null, kontra ytterkanten.
Kombinasjonen av den roterende overlappingsflatens kurvilineære bevegelse, linsens rotasjonsbevegelse og en tredje bevegelse som beveget den roterende linsen over overlappingsflaten fra nær kanten til nær midten, produserte en svært effektiv, tilfeldig bevegelse. Noen av de tidligste friformspoleringsmaskinene brukte denne bevegelsen med en stor, sfærisk overlapping, hvis overflate kunne tilpasse seg linsens uregelmessige overflate (derav «konform»). De konforme overlappingene fikk sin evne til å tilpasse seg den bølgende progressive overflaten fra et lag med komprimerbart materiale, ikke ulikt en tett svamp eller skum, som ligger mellom bunnen av overlappingen og poleringsputen. Dette laget tillot overlappingsflaten å tilpasse seg den uregelmessige (det vil si ikke-sfæriske, ikke-toriske, asymmetriske) linseoverflaten gjennom hele prosessen.
Runder med liten blenderåpning: Bedre konformitet
Ytterligere forbedring av denne prosessen kom i form av såkalte «småblender»-omganger, som var omganger med diametre mindre enn linsene – i størrelsesorden en tredjedel til halvparten av linsenes diameter. Dette krevde at maskinene ble mer kompliserte for å produsere bevegelsene som trengs for å oppnå en jevn, randomisert behandling av linseoverflaten. Imidlertid tilpasset omgangene med mindre diameter seg bedre til de uregelmessige progressive overflatene enn de store, så omgangene med liten blenderåpning har blitt allestedsnærværende.
Innovasjon nr. 2: Data- og kommunikasjonsstandarder
Kombinasjonen av generatorer som kunne produsere polerbare overflater, sammen med poleringsmaskiner med konform overlapping, gjorde produksjonen av komplekse overflater på linser praktisk mulig. Imidlertid var en ytterligere innovasjon nødvendig for å gjøre prosessen praktisk. Dette var nemlig beskrivelser av overflater som generatorene, og til en viss grad poleringsmaskinene, kunne «forstå», for å kunne produsere overflatene.
Selve overflatene var ulikt noe som hadde blitt produsert kommersielt. Husk at det opprinnelige målet var å produsere en progressiv overflate på okularsiden (baksiden) av et halvfabrikatat enkeltstyrkeblankett. Selv om det ville vært mulig å gjenskape et progressivt design slik det hadde blitt produsert på objektsiden (forsiden) av progressive blanketter på baksiden, burde det være åpenbart at den progressive overflaten måtte kombineres med en "styrkeoverflate" for å gi brukbare linser, og videre måtte de kombinerte overflatene justeres for å kompensere for linsetykkelse og variasjoner i frontoverflatene på blankene som ble brukt. Så å komme opp med den ønskede overflaten krevde, og fortsetter å kreve, individuell beregning av overflatene for hver bestilling.
Heldigvis ble det tidlig i denne prosessen en standard for kommunikasjon mellom programvareløsninger for optisk laboratorium, Lens Design Software (LDS), og utstyr med frihåndsfunksjonalitet ble laget ved å utvide de eksisterende dataene Kommunikasjonsstandard for å imøtekomme de nye datautvekslingene som trengs. LMS-et kan kommunisere med LDS-et for å innhente overflatedesignet og levere det til maskinene når det er nødvendig, noe som gjør friformteknologi kommersielt praktisk og til slutt vanlig.
Konklusjon
Det er den korte versjonen av hvordan freeform gikk fra en «hellig gral»-idé til en standard del av den daglige laboratorieproduksjonen: bedre generatorer gjorde polerbare overflater mulige, konform polering gjorde disse komplekse overflatene etterbehandlingsbare, og delte datastandarder gjorde hele prosessen kommuniserbar mellom LMS, LDS og maskinene som faktisk skjærer linsene.
Hvis du vurderer hvordan freeform- eller LDS-integrasjon passer inn i produksjonslinjen til ditt eget laboratorium, kontakt oss – vi vil gjerne vise deg hvordan Innovations knytter kontakter med store leverandører av friformslinser
