領(lǐng)域

本披露總體上涉及制造用于模制裝置的生產(chǎn)的模具區(qū)段的改進(jìn)模具和方法。

相關(guān)技術(shù)的討論

定制化精密固態(tài)物體的制造一般來說是昂貴且費(fèi)時(shí)的。與定制物體的制造相關(guān)聯(lián)的成本高度依賴于庫存量單位(“SKU”)的數(shù)量或有待生產(chǎn)的特殊設(shè)計(jì)，此外還有各物體所要求的構(gòu)型或表面特性。

例如，傳統(tǒng)的機(jī)加工方法，如車床加工或銑削可以用于生產(chǎn)各自的制造物體；然而，對(duì)于具有復(fù)雜或不規(guī)則表面幾何形狀和/或高精度或公差要求的物體而言，如果要求大量的設(shè)計(jì)變體和單獨(dú)的SKU，則使用精密車床和銑床的生產(chǎn)成本可能極高。

因此，注射模制與鑄造模制制造方法經(jīng)常被用于降低成本以及提高生產(chǎn)率。然而，即使是這些更經(jīng)濟(jì)的制造方法在大量的特殊設(shè)計(jì)的情況中也可能是不具成本效益的，在所述情況中每個(gè)設(shè)計(jì)具有低生產(chǎn)次數(shù)，如為不同患者的眼睛定制的治療用光學(xué)裝置的生產(chǎn)。

近來，增材制造工藝(也稱作快速原型件成形、快速制造、無模制造、或固體無模制造)，包括公眾熟知的3D打印技術(shù)，已經(jīng)變得越來越精細(xì)，并且允許從期望的物體的軟件生成的數(shù)字模型或計(jì)算機(jī)輔助設(shè)計(jì)(“CAD”)數(shù)據(jù)產(chǎn)生出復(fù)雜構(gòu)型。然而，多種不同增材制造和3D打印技術(shù)就可以使用的材料成分、物體可以被賦予的精度、以及完成高精度增材制造的物體的生產(chǎn)所需要的時(shí)間而言具有實(shí)用性限制。

雖然通過3D打印技術(shù)創(chuàng)造的物體通常由與擠出打印工藝相兼容的聚合“墨水”構(gòu)成，但是可以使用其他材料類別，這取決于所采用的具體打印或增材制造方法。此外，打印精度或表面光滑度可能受限制，這是由于以較低的分辨率沉積材料導(dǎo)致階梯狀的外觀，典型地具有約50微米的分辨率。

因此，使用3D打印生產(chǎn)的物體通常要求進(jìn)行后處理以實(shí)現(xiàn)光滑的表面輪廓或期望的表面光潔度。然而，復(fù)雜幾何表面的后處理通常是不可行的。雖然適合于光學(xué)嚴(yán)格表面精度的能夠提高分辨率的打印機(jī)和其他增材制造裝備正逐漸變得可獲得，但是這伴隨著相關(guān)聯(lián)的完成生產(chǎn)所需的費(fèi)用和時(shí)間的增加。當(dāng)采用非常高分辨率的3D打印機(jī)或其他材料沉積技術(shù)時(shí)，如果通過增材制造來制造的物體的塊頭很大，則成本和時(shí)間消耗迅速增大。在主要物體區(qū)塊的生產(chǎn)不要求高精度增材制造能力的情況下，使用高精度打印機(jī)來產(chǎn)生物體是昂貴且效率低的。

因此，本領(lǐng)域存在對(duì)于用于生產(chǎn)具有特殊個(gè)體規(guī)格但是具有低生產(chǎn)次數(shù)的大量制造物品的系統(tǒng)和方法，其中，每種制造物品都可以使用組合制造方法以高精度具有成本效益地生產(chǎn)。

概述

本披露提供了用于制造要求幾何學(xué)上復(fù)雜和/或精密表面的裝置的裝置和方法，如具有光學(xué)精密表面和/或幾何學(xué)上復(fù)雜的表面特征或構(gòu)型的光學(xué)裝置。在多種不同實(shí)施例中，提供了包括模具嵌入物的光學(xué)裝置模具區(qū)段，所述模具嵌入物具有通過增材制造工藝添加至模具區(qū)段支撐件上的光學(xué)精密表面和/或幾何形狀錯(cuò)綜復(fù)雜的表面特征。模具區(qū)段的模具區(qū)段支撐件部件不需要使用高精度增材制造方法來制造，而是可以使用精度較低且成本較低的方法來生產(chǎn)，如注射模制或傳統(tǒng)的機(jī)加工方法。在多種不同實(shí)施例中，提供了使用增材制造工藝來制備包括光學(xué)精密表面的模具區(qū)段的工藝以及使用根據(jù)本披露制備的模具區(qū)段來模制光學(xué)裝置的工藝。

附圖說明

附圖旨在用于提供對(duì)本披露的進(jìn)一步理解，并被結(jié)合在說明書中且構(gòu)成此說明書一部分，這些附圖示出了本披露的多個(gè)實(shí)施例，并且與說明書一起用于解釋本披露的原理。

圖1展示了根據(jù)本披露的光學(xué)裝置模具的截面；

圖2展示了根據(jù)本披露的光學(xué)裝置模具的截面；

圖3展示了使用根據(jù)本披露的模具生產(chǎn)的接觸透鏡的視圖；

圖4展示了制備根據(jù)本披露的光學(xué)裝置模具區(qū)段的方法；

圖5展示了根據(jù)本披露鑄造模制光學(xué)裝置的方法。

詳細(xì)說明

本披露涉及使用增材制造工藝制備的模具區(qū)段、制備用于多種不同裝置的生產(chǎn)的模具區(qū)段的方法、模制多種不同裝置(例如光學(xué)裝置)的方法。本領(lǐng)域技術(shù)人員將容易理解的是，本披露的這些不同方面可以通過任意數(shù)量的被配置成用于執(zhí)行預(yù)期功能的裝置和方法來實(shí)現(xiàn)。換句話說，其他裝置和方法可以被結(jié)合在此用于執(zhí)行預(yù)期功能。還應(yīng)注意的是，在此參考的附圖并不是所有都按比例繪制的，而是可以被夸大用于展示本披露的多個(gè)不同方面，并且就此而言，附圖不應(yīng)被理解為是限制性的。同樣地，貫穿這些附圖可以使用不同的表面陰影來指示不同的部分，但不一定用于指示相同或不同的材料。最后，雖然本披露可以與多種不同原理和觀念相聯(lián)系地加以說明，但是本披露不應(yīng)被理論所約束。

如在此使用的，術(shù)語“近似于”被用于描述物體的幾何形狀或輪廓與另一物體的幾何形狀或輪廓相似?！敖朴凇笨梢杂糜诿枋龅谝晃矬w或規(guī)格的幾何形狀相對(duì)于第二物體或規(guī)格的相應(yīng)的幾何形狀或相應(yīng)幾何形狀的互補(bǔ)幾何形狀(negative)是精密的或不精密的。

如在本文中所使用的，術(shù)語“中間表面”用于描述物體面向模具的內(nèi)部的表面。如在本文中所使用的，“中間表面”不需要與使用包括中間表面的模具或模具區(qū)段模制成型的成分或物體直接接觸。如在本文中更詳細(xì)描述的，中間表面可以部分地或完全地被模具嵌入物覆蓋。

如在本文中使用的，術(shù)語“模具嵌入物”用于描述使用增材制造工藝施加至模具、模具區(qū)段、模制工具或其他模制裝置上的模具部件或模具元件。根據(jù)多種不同實(shí)施例，“模具嵌入物”被施加至模具區(qū)段的中間表面上。如在本文中更詳細(xì)描述的，“模具嵌入物”可以包括在下文中定義的光學(xué)精密表面。

如在本文中所使用的，術(shù)語“光學(xué)精密表面”用于描述與被模制的成分或物體發(fā)生直接接觸的、并且適合于對(duì)模制物體提供光學(xué)質(zhì)量或接近光學(xué)質(zhì)量的表面(即，提供期望的光學(xué)幾何形狀的表面和/或不產(chǎn)生不希望的光學(xué)像差的光學(xué)表面)的表面。然而如在本文中所使用的，術(shù)語“光學(xué)精密表面”不應(yīng)被解釋為一定限于模制光學(xué)裝置所使用的表面。根據(jù)多種不同實(shí)施例，具有光學(xué)精密表面的模具可以用于生產(chǎn)除光學(xué)裝置以外同樣要求由所述模具賦予高精度表面質(zhì)量的物品或物體。

如在本文中所使用的，術(shù)語“增材制造”涵蓋任何以其通過使基質(zhì)或材料添加至物體上來生產(chǎn)三維物體的方法或工藝，例如通過將相繼的材料層添加至物體上以生產(chǎn)在增材制造工藝完成后具有添加的質(zhì)量或體積的制成品。對(duì)比之下，借助機(jī)加工或工具加工的傳統(tǒng)制造通常依賴于材料移除或減除工藝，如切削加工、車削加工、鉆削加工、磨削加工、或諸如此類，以生產(chǎn)出相對(duì)于初始工件具有減小的質(zhì)量或體積的最終制成品。如在本文中所使用的，術(shù)語“增材制造”不應(yīng)被解釋為涵蓋制作或聯(lián)接先前形成的物體。

如在本文中所使用的，術(shù)語“錯(cuò)綜復(fù)雜的幾何形狀”以及其變體(即，“錯(cuò)綜復(fù)雜的表面特征幾何形狀”)可以用于描述具有高度復(fù)雜的幾何形狀的物體或物體的或制造品的特征(即，就其復(fù)雜性而言類似于迷宮的幾何形狀)。如在本文中所使用的，“錯(cuò)綜復(fù)雜的幾何形狀”表示結(jié)構(gòu)或表面所具有的幾何形狀或構(gòu)型其復(fù)雜度或復(fù)雜性對(duì)于使用傳統(tǒng)的、非增材制造技術(shù)(如銑削、機(jī)加工、鑄造、模塑、以及諸如此類)的單一部件制造式物項(xiàng)而言是難以或不可能獲得的。例如，“錯(cuò)綜復(fù)雜的幾何形狀”可以用于描述包括在構(gòu)成物品或物體的材料之內(nèi)部分地或完全地封閉的孔隙空間的物品或物體。然而，所述術(shù)語不應(yīng)被解釋為一定限于封閉的孔隙空間或隧道。而是，包括相對(duì)于鄰近表面凸起或浮雕式的特征的表面特征構(gòu)型同樣可以包括“錯(cuò)綜復(fù)雜的幾何形狀”。術(shù)語“錯(cuò)綜復(fù)雜的幾何形狀”可以用于參引規(guī)則或不規(guī)則的、和/或相對(duì)于任意平面或?qū)ΨQ軸線對(duì)稱或不對(duì)稱的結(jié)構(gòu)或表面。

此外，在用于描述表面時(shí)，術(shù)語“錯(cuò)綜復(fù)雜的幾何形狀”不應(yīng)被解釋為與術(shù)語“光學(xué)精密表面”互相排斥。例如，如在此使用的，表面可以擁有既是光學(xué)精密表面又具有錯(cuò)綜復(fù)雜的幾何形狀的特質(zhì)。例如，根據(jù)多種不同實(shí)施例的模具所具有的表面可以是光學(xué)精密的、同時(shí)包括具有錯(cuò)綜復(fù)雜的幾何形狀的凸起的表面特征，如可以用于在使用模具生產(chǎn)的裝置的表面中形成凹陷下去的螺旋通道的樣式的表面特征，如在下文中更詳細(xì)描述的。

各種各樣的增材制造技術(shù)對(duì)于本領(lǐng)域技術(shù)人員應(yīng)是已知的。這類技術(shù)包括，例如，熔融沉積成型、PolyJet 3D打印、電子束無模成形制造、直接金屬激光燒結(jié)、電子束熔化、選擇性激光熔化、選擇性熱燒結(jié)、選擇性激光燒結(jié)、立體光刻、多光子光聚作用、以及數(shù)字光處理。這些技術(shù)可以使用各種各樣的材料作為增材制造工藝的基質(zhì)，包括多種不同塑料和聚合物、金屬和金屬合金、陶瓷材料、金屬黏土、有機(jī)材料，以及諸如此類。適合于光學(xué)裝置模具或中間模具表面的生產(chǎn)的并且與光學(xué)裝置材料的模制相兼容的、或與可以隨后用于模制光學(xué)材料和裝置的模具的制造相兼容的任何增材制造技術(shù)和基質(zhì)均在本發(fā)明的范圍之中。同樣地，增材制造的其他方法和相關(guān)聯(lián)的材料，不論是現(xiàn)在可得的或者仍有待發(fā)展的，都旨在被包括在本披露范圍之中。

現(xiàn)參考圖1，展示了包括根據(jù)本披露的多種不同實(shí)施例的兩個(gè)分開的模具區(qū)段的光學(xué)裝置模具100。用于光學(xué)裝置的鑄造模制的模具通常包括一對(duì)模制工具或模具區(qū)段，如第一模具區(qū)段110和第二模具區(qū)段120。如在本文中所使用的，術(shù)語“模具區(qū)段”可以包括模具或模制工具的任何部分或部件。模具區(qū)段可以包括單一的、整體形成的部件，或者模具區(qū)段可以包括永久性地或可替換地聯(lián)接至彼此的多個(gè)部件。將第一部件永久性聯(lián)接至第二部件可以包括通過以下工藝的附接，如熔融、焊接、或者以其他方式將第一物體粘附至第二物體，并且可以包括以其來如以上所描述地通過增材制造工藝將第二部件添加并附接至第一部件的工藝。

根據(jù)多種不同實(shí)施例，包括光學(xué)裝置模具在內(nèi)的這些模具區(qū)段的一者或多者可以包括通過增材制造工藝添加至模具區(qū)段支撐件上的模具嵌入物。如在圖1中示出的，光學(xué)裝置模具100可以包括第一模具區(qū)段110和第二模具區(qū)段120。根據(jù)多種不同實(shí)施例，第一模具區(qū)段110包括第一模具區(qū)段支撐件111。模具區(qū)段支撐件111可以包括中間表面112，所述中間表面具有被構(gòu)型成近似于設(shè)計(jì)的光學(xué)裝置的表面幾何形狀的幾何形狀。在如在圖1中示出的展示實(shí)施例中，中間表面112具有的表面幾何形狀近似于設(shè)計(jì)的光學(xué)裝置的前表面(即，被定向成背離眼睛表面的表面)的幾何形狀，所述設(shè)計(jì)的光學(xué)裝置有待在添加模具嵌入物113后使用完成的第一模具區(qū)段110模制成型，這在下文中被更詳細(xì)地描述。

光學(xué)裝置模具100進(jìn)一步包括第二模具區(qū)段120。類似于以上所描述的第一模具區(qū)段110，第二模具區(qū)段120可以包括第二模具區(qū)段支撐件121。第二模具區(qū)段支撐件121同樣可以包括中間表面122。如在圖1中示出的，第二模具區(qū)段中間表面122具有的表面幾何形狀被構(gòu)型成近似于設(shè)計(jì)的光學(xué)裝置的后表面的幾何形狀。在多種不同實(shí)施例中，完成的第二模具區(qū)段120可以包括模具嵌入物123，如在下文進(jìn)一步描述的。

有待使用根據(jù)本披露的模具區(qū)段制造的設(shè)計(jì)的光學(xué)裝置可以由模型或數(shù)據(jù)來規(guī)定，如CAD文件。在多種不同實(shí)施例中，模具區(qū)段支撐件可以是基于有待制造的光學(xué)裝置的構(gòu)型來設(shè)計(jì)和制造的，或者其可以是從離散數(shù)量的制造好的模具區(qū)段支撐件中選定的，這些模具區(qū)段支撐件提供可能的中間表面幾何形狀的范圍。根據(jù)多種不同實(shí)施例，模具區(qū)段支撐件被選定成使得中間表面近似于設(shè)計(jì)的光學(xué)裝置的表面幾何形狀，同時(shí)提供平臺(tái)或支架，進(jìn)一步的模具材料可以通過增材制造工藝被添加至所述平臺(tái)或支架。模具區(qū)段支撐件的選擇因此可以考慮將被用于使得模具嵌入物應(yīng)用至中間表面上的增材制造工藝的能力和公差，從而由此提供光學(xué)精密表面幾何形狀(所述幾何形狀是有待模制的設(shè)計(jì)的光學(xué)裝置表面幾何形狀的互補(bǔ)幾何形狀)，同時(shí)使模具嵌入物的增材制造所需的體積和/或時(shí)間最小化。

根據(jù)多種不同實(shí)施例，模具區(qū)段支撐件可以配置有適合于通過經(jīng)濟(jì)的工藝生產(chǎn)的中間表面幾何形狀，如材料浪費(fèi)最少的和生產(chǎn)效率最大的注射成型或減材制造。如上所述，可以提供一定范圍的模具區(qū)段支撐件，這些模具區(qū)段支撐件具有多種不同離散的中間表面幾何形狀，如直徑不同的球形幾何形狀、或不同的以球形區(qū)段終止的截頭圓錐形形狀。根據(jù)多種不同實(shí)施例，中間表面可以包括與模具區(qū)段支撐件自身的或用于模具區(qū)段支撐件的生產(chǎn)的模具的高效工具加工相兼容的、徑向?qū)ΨQ的幾何形狀。任何具有適合于通過增材制造工藝來添加模具嵌入物的構(gòu)型的模具表面幾何形狀和/或與模具區(qū)段支撐件的高效且具成本效益的生產(chǎn)相兼容的構(gòu)型的模具表面幾何形狀均在本披露的范圍之中。

根據(jù)多種不同實(shí)施例，用于形成光學(xué)裝置的任何表面的任何模具區(qū)段都可以是如以上所描述地構(gòu)型的。此外，雖然展示在圖1中的光學(xué)裝置模具100的模具區(qū)段110和120兩者各自對(duì)應(yīng)地包括模具嵌入物113和123，但是并不需要使得根據(jù)多種不同實(shí)施例的光學(xué)裝置模具的每個(gè)模具區(qū)段包括如在此所描述的模具嵌入物。而是，在多種不同實(shí)施例中，模具的一個(gè)區(qū)段可以包括模具嵌入物，而第二模具區(qū)段可以使用傳統(tǒng)的銑削或制造工藝來制造，并且可以不包括模具嵌入物或通過增材制造工藝制造的任何其他模具部件或表面。根據(jù)本披露的多種不同實(shí)施例，光學(xué)裝置模具的至少一個(gè)模具區(qū)段包括通過增材制造工藝生產(chǎn)的模具嵌入物。

圖2中展示了包括第一模具區(qū)段110和第二模具區(qū)段120的組裝好的光學(xué)裝置模具200。如組裝好的模具200中所示出的，用于形成光學(xué)裝置前表面的模具區(qū)段110可以包括通過增材制造工藝添加至模具區(qū)段支撐件111上的模具嵌入物113。根據(jù)多種不同實(shí)施例，添加至模具區(qū)段上的模具嵌入物可以被配置成用于形成通過模具區(qū)段模制的光學(xué)裝置的多于一個(gè)的表面或?qū)ζ渌霰砻娴男纬捎兴暙I(xiàn)。如以上所描述的，并且現(xiàn)在參考圖1和圖2，模具嵌入物113被配置成用于形成通過模具區(qū)段110形成的光學(xué)裝置的前表面。然而，第一模具嵌入物110的光學(xué)精密表面114被進(jìn)一步配置成用于形成光學(xué)裝置的外周邊緣，以及光學(xué)裝置靠近其外周邊緣的一部分后表面。在多種不同實(shí)施例中，第二模具區(qū)段120的模具嵌入物123可以配置有光學(xué)精密表面124，當(dāng)模具區(qū)段110和120處于組裝好的構(gòu)型中時(shí)，所述光學(xué)精密表面與第一模具區(qū)段的表面114形成基本上連續(xù)的表面，如圖2中所示。

根據(jù)多種不同實(shí)施例，相對(duì)于模制的光學(xué)裝置，第一模具嵌入物的邊緣或表面與第二模具嵌入物的邊緣或表面或其他模具區(qū)段表面相遇的位置可以被設(shè)計(jì)成或被配置成用于適應(yīng)多種不同因素，例如像，將模制裝置從模具區(qū)段的移除，或是作為模具區(qū)段制造、組裝、和/或透鏡鑄造的功能可能出現(xiàn)在模具嵌入物邊緣區(qū)域的任何光學(xué)表面不精確處。例如，組裝好的模具中的第一模具嵌入物與第二模具嵌入物或其他模具區(qū)段表面的連接處可以被定位在沿著設(shè)計(jì)的光學(xué)裝置的后表面的不與眼組織相接觸的位置處，如在與眼組織相切點(diǎn)的外周的接觸透鏡附著區(qū)(landing zone)的一部分。多種不同模具嵌入物構(gòu)型和組合中的任意者都是有可能的，這尤其由于在此描述的增材制造工藝的優(yōu)點(diǎn)，并且是在本發(fā)明的范圍之中的。

模具表面構(gòu)型，如針對(duì)模具嵌入物113所展示的靠近模具的外周邊緣形成區(qū)域的那些，使用傳統(tǒng)的機(jī)加工方法制造可能有困難和/或花費(fèi)高昂。然而，根據(jù)本披露的多種不同實(shí)施例，用傳統(tǒng)的銑削工藝生產(chǎn)起來可能具有挑戰(zhàn)性或不可能的這些表面特征和其他表面特征可以使用本文中描述的增材制造工藝來生產(chǎn)。同樣地，多種不同其他構(gòu)型是可能的并且在本披露范圍之中，這尤其是由于3D打印和其他增材制造技術(shù)的對(duì)于生產(chǎn)孔隙、空腔、復(fù)雜的和/或不規(guī)則的表面特征、以及難以或不可能通過多種不同傳統(tǒng)銑削技術(shù)獲得的其他錯(cuò)綜復(fù)雜的幾何構(gòu)型的特殊能力。

例如，在多種不同實(shí)施例中，模具或模具嵌入物可以被生產(chǎn)有錯(cuò)綜復(fù)雜的表面特征幾何形狀，從而包括適合于在通過模具嵌入物模制的裝置的表面中形成精細(xì)的通道的螺旋的表面特征的樣式。參考圖3，展示了包括后(即，背離眼睛)表面特征的接觸透鏡300的簡圖，所述表面特征可以作為這種模具或模具嵌入物的互補(bǔ)幾何形狀來生產(chǎn)。接觸透鏡300包括外周區(qū)330，所述外周區(qū)具有相交的螺旋通道332的網(wǎng)絡(luò)，這些通道各自從外周區(qū)330的外周方面延伸至中央?yún)^(qū)334的外周方面。螺旋通道332可以具有適合于促進(jìn)濕潤和/或淚腺液體沿著透鏡300的后表面分配的截面輪廓和/或尺寸。在多種不同實(shí)施例中，可以為透鏡部件生產(chǎn)類似的構(gòu)型，其中，與制造有所述部件的完成透鏡的通道定位在透鏡的內(nèi)部，并且利于透鏡的外周方面與中央?yún)^(qū)334之間的氣體交換。

通道332的這種交錯(cuò)的螺旋構(gòu)型可以為氣體和/或液體沿著所述通道流動(dòng)提供增加的機(jī)會(huì)，因?yàn)樵谌魏谓o定的通道中的一點(diǎn)處的堵塞都由于通道之間的許多交叉點(diǎn)而不會(huì)妨礙所述通道的功能。然而，形成這些通道所要求的具有凸起交錯(cuò)的螺旋形表面特征的錯(cuò)綜復(fù)雜的幾何形狀使用除增材制造方法之外的其他制造技術(shù)來生產(chǎn)可能是非常困難的，這是由于傳統(tǒng)制造技術(shù)的功能和/或經(jīng)濟(jì)性限制。同樣地，具有其他錯(cuò)綜復(fù)雜的幾何形狀的模具或模具嵌入物可以是使用根據(jù)多種不同實(shí)施例的增材制造方法來生產(chǎn)的，所述模具或模具嵌入物被設(shè)計(jì)并制造成用于生產(chǎn)任何要求高精度表面和/或高度復(fù)雜的表面特征幾何形狀的光學(xué)或非光學(xué)裝置。

根據(jù)多種不同實(shí)施例并參考圖4，提供了用于制備光學(xué)裝置模具區(qū)段的方法400。在多種不同實(shí)施例中，制備光學(xué)裝置模具區(qū)段的方法可以包括提供光學(xué)裝置設(shè)計(jì)410，例如，作為呈現(xiàn)設(shè)計(jì)的光學(xué)裝置(如接觸透鏡)的三維模型的CAD文件。一般要求展現(xiàn)光學(xué)裝置模型的CAD文件或其他數(shù)據(jù)來生成適合指揮增材制造工藝的計(jì)算機(jī)文件；然而，根據(jù)多種不同實(shí)施例，提供CAD文件或其他三維模型是任選的并且不是制備光學(xué)裝置模具區(qū)段必須要求的。

在多種不同實(shí)施例中，方法400可以包括選擇模具區(qū)段支撐件420。如以上簡要描述的，模具區(qū)段支撐件可以是基于有關(guān)設(shè)計(jì)的光學(xué)裝置的表面的幾何構(gòu)型的信息來選擇的，所述光學(xué)裝置有待通過由方法400生產(chǎn)的完成的模具區(qū)段來模制。在多種不同實(shí)施例中，模具區(qū)段支撐件可以具有中間表面，所述中間表面具有的幾何形狀被配置成在所制備的模具區(qū)段將促進(jìn)成型的一個(gè)或多個(gè)表面處近似于設(shè)計(jì)的光學(xué)裝置的表面幾何形狀。如本文中之前定義的，模具區(qū)段支撐件的中間表面面向模具空腔的內(nèi)部并且通過為模具嵌入物提供物理支撐促進(jìn)了對(duì)用模具區(qū)段生產(chǎn)的光學(xué)裝置的表面進(jìn)行的模制。模具區(qū)段支撐件的中間表面的一部分可以與在模制工藝中被模制的光學(xué)裝置形成成分發(fā)生直接接觸，并且所述中間表面可以被配置成用于將光學(xué)精密表面的一部分賦予所模制的光學(xué)裝置。在多種不同實(shí)施例中，模具區(qū)段支撐件的中間表面可以被完整地覆蓋或包裹在使用增材制造工藝施加至所述表面上的模具嵌入物中。在這種實(shí)施例中，模具區(qū)段的中間表面在模制過程中并不直接接觸光學(xué)裝置形成成分，而是為向模制的光學(xué)裝置賦予光學(xué)精密表面的模具嵌入物提供了支撐平臺(tái)。

根據(jù)多種不同實(shí)施例，不論模具區(qū)段支撐件中間表面是否接觸被模制的光學(xué)裝置形成成分，模具區(qū)段支撐件均被選擇成提供與有待模制的設(shè)計(jì)的光學(xué)裝置的表面幾何形狀相近似的表面幾何形狀，同時(shí)適應(yīng)將模具嵌入物添加至所述中間表面的至少一部分上。如之前所描述的，模具區(qū)段支撐件可以是從預(yù)定范圍的提供多種不同離散幾何形狀的模具區(qū)段支撐件中選定的，或者模具區(qū)段支撐件可以使用適合于提供模具區(qū)段支撐件的經(jīng)濟(jì)和/或低精度制造方法(即，與精度增材制造工藝相比)來制造成近似于設(shè)計(jì)的光學(xué)裝置的。

根據(jù)多種不同實(shí)施例，方法400可以包括通過增材制造工藝430將模具嵌入物施加至模具區(qū)段支撐件。在多種不同實(shí)施例中，施加模具嵌入物包括通過如本文之前所描述的增材制造工藝來使得嵌入物制造就位在模具區(qū)段支撐件的中間表面上。根據(jù)多種不同實(shí)施例，模具嵌入物被制造成用于提供光學(xué)精密表面幾何形狀，所述光學(xué)精密表面幾何形狀適合于向用模具區(qū)段模制的物體賦予光學(xué)質(zhì)量表面。在多種不同實(shí)施例中，模具嵌入物可以被制造成提供包括錯(cuò)綜復(fù)雜的幾何形狀的表面特征。

在多種不同實(shí)施例中，增材制造工藝可以包括將模具嵌入物材料施加至中間表面。通過增材制造施加模具嵌入物材料可以包括將模具嵌入物建造成多層模具嵌入物材料。根據(jù)多種不同實(shí)施例，增材制造工藝包括對(duì)模具區(qū)段支撐件的中間表面相繼地添加兩層或更多層模具嵌入物?？梢匀Q于模具嵌入物材料和用于制造模具嵌入物的增材制造工藝而改變?cè)谀＞咔度胛锏脑霾闹圃爝^程中施加的每層模具嵌入物材料的厚度。根據(jù)多種不同實(shí)施例，模具嵌入物材料可以以小于約50μm的層厚度(即，深度)、或小于約15μm的層厚度、或小于約1.0μm的層厚度來添加。

同樣地，增材制造完成后的模具嵌入物的總體厚度可以根據(jù)多種不同實(shí)施例、就厚度的均勻性以及就可變厚度的模具嵌入物的最大厚度而言而變化。例如，在多種不同實(shí)施例中，模具嵌入物可以包括相對(duì)于模具區(qū)段支撐件的中間表面以均勻厚度添加的模具嵌入物材料的涂層。在多種不同其他實(shí)施例中，在增材制造工藝430完成后，模具嵌入物可以具有可變總體厚度。根據(jù)多種不同實(shí)施例，不論模具嵌入物厚度的均勻性或變化性如何，模具嵌入物的最大厚度均小于約5000μm。在多種不同其他實(shí)施例中，所述模具嵌入物的最大厚度可以小于約250μm，或者小于約10.0μm。

根據(jù)多種不同實(shí)施例，模具嵌入物可以被配置成用于提供具有不對(duì)稱的幾何形狀或錯(cuò)綜復(fù)雜的表面特征幾何形狀的光學(xué)精密表面。根據(jù)本披露的多種不同實(shí)施例，用于施加模具嵌入物的增材制造工藝提供了若干優(yōu)于傳統(tǒng)的銑削技術(shù)的就以下而言的優(yōu)點(diǎn)，其快速且經(jīng)濟(jì)地提供使用傳統(tǒng)銑削加工生產(chǎn)起來是困難的或成本高昂的、包括徑向非對(duì)稱的幾何形狀或空腔或囊的復(fù)雜幾何構(gòu)型的能力。在多種不同實(shí)施例中，可以制造具有任何合適的、可以為光學(xué)裝置而設(shè)計(jì)或測(cè)量的三維形狀或構(gòu)型的模具嵌入物。例如，接觸透鏡的后表面和/或前表面可以被設(shè)計(jì)成用于基于對(duì)有待適配的眼組織的測(cè)量和/或有待矯正和/或調(diào)整的屈光不正而提供精密適配、屈光矯正、和/或組織矯形，并且適合于模制光學(xué)裝置表面的模具區(qū)段可以如本文所描述的被制備成賦予任何設(shè)計(jì)的接觸透鏡表面幾何形狀。

在多種不同實(shí)施例中，用于施加模具嵌入物的增材制造工藝的精度適合于向模具嵌入物賦予光學(xué)質(zhì)量表面精度和/或幾何形狀，而不需要任何進(jìn)一步的處理。然而，根據(jù)多種不同實(shí)施例，方法400可以包括用于提高光學(xué)質(zhì)量表面的表面精度或光滑度的模具區(qū)段后處理步驟440。在多種不同實(shí)施例中，可以執(zhí)行后處理來提高通過根據(jù)本領(lǐng)域技術(shù)人員應(yīng)知曉的各種方法中的任意方法增材制造形成的表面的分辨率。同樣地，根據(jù)多種不同實(shí)施例，機(jī)械拋光或磨光技術(shù)可以用于將模具區(qū)段的表面拋光至期望的表面光滑度。在多種不同實(shí)施例中，模具嵌入物和/或中間表面可以以預(yù)定尺寸或公差在尺寸上過大以補(bǔ)償可能發(fā)生在拋光工藝中的預(yù)計(jì)磨蝕度。類似地，在多種不同實(shí)施例中，模具嵌入物可以以任何必要的方式制造來補(bǔ)償任何所需的后制造工藝。然而，根據(jù)多種不同實(shí)施例，模具嵌入物并不經(jīng)受進(jìn)一步的工具加工或機(jī)加工來提供或改善通過增材制造施加的光學(xué)精密表面。

根據(jù)多種不同實(shí)施例，被添加至模具區(qū)段支撐件上的模具嵌入物包括與用于制備模具區(qū)段的增材制造工藝相兼容的材料。同樣地，模具區(qū)段支撐件和/或模具嵌入物可以包括一種或多種材料，所述材料是與對(duì)光學(xué)裝置形成成分進(jìn)行模制相兼容的，或是與對(duì)可以隨后針對(duì)光學(xué)裝置形成成分用作模具的任何其他成分進(jìn)行模制相兼容的。根據(jù)多種不同實(shí)施例，模具嵌入物可以包括與模具區(qū)段支撐件相同的材料，并且模具嵌入物可以響應(yīng)于將模具嵌入物添加至模具區(qū)段支撐件的增材制造工藝而被附接、熔融、燒結(jié)、焊接或以其他方式被永久地附著(即，通過任何化學(xué)、機(jī)械或熱學(xué)手段)于模具區(qū)段支撐件上。根據(jù)多種不同其他實(shí)施例，模具嵌入物可以包括與模具區(qū)段支撐件的材料不同的材料。在多種不同實(shí)施例中，模具嵌入物和/或模具區(qū)段支撐件可以包括可用化學(xué)方法從使用包括模具嵌入物和/或模具區(qū)段支撐件的模具區(qū)段模制而成的物體上移除或溶解的材料。換一種說法，在多種不同實(shí)施例中，在使用模具區(qū)段模制光學(xué)裝置或模具后，模具區(qū)段或其一部分可以通過溶劑與所模制物體分離，同時(shí)留下完整無損的模制物體。

根據(jù)多種不同實(shí)施例，可以在模具區(qū)段支撐件上增材制造光學(xué)元件，所述光學(xué)元件變成隨后通過模具形成的光學(xué)裝置的部件。類似地，本披露的裝置和方法可以用于制造用于模制光學(xué)裝置元件的精密模具，所述光學(xué)裝置元件隨后被組裝到完成的光學(xué)裝置中。例如，可能難以模制或難以使用傳統(tǒng)的銑削技術(shù)生產(chǎn)的光學(xué)裝置“三明治”的多個(gè)不同區(qū)段可以使用本披露的模具區(qū)段和工藝來生產(chǎn)，這是由于增材制造工藝的多種不同優(yōu)點(diǎn)。

根據(jù)多種不同實(shí)施例并且如圖5所展示的，提供了模制光學(xué)裝置500的方法。在多種不同實(shí)施例中，方法500可以包括制備包括模具嵌入物510的模具區(qū)段，將包括模具區(qū)段的光學(xué)裝置模具與模具嵌入物520組裝，使組裝好的模具與光學(xué)裝置形成成分530接觸，以及使光學(xué)裝置形成成分聚合以形成光學(xué)裝置540。

根據(jù)多種不同實(shí)施例，方法500可以任選地包括制備包括模具嵌入物的模具區(qū)段來通過增材制造工藝將光學(xué)精密表面施加至模具區(qū)段，如以上參考圖4所描述的。然而，在多種不同實(shí)施例中，包括模具嵌入物的模具區(qū)段可以是獨(dú)立于方法500而制備的，并且所述模具區(qū)段可以簡單地是在以下描述的步驟520中單獨(dú)地獲得或提供用于組裝到光學(xué)裝置模具中的。

在多種不同實(shí)施例中，方法500可以包括將包括模具區(qū)段的光學(xué)裝置模具與模具嵌入物520進(jìn)行組裝。在多種不同實(shí)施例中，組裝光學(xué)裝置模具包括組裝第一模具區(qū)段與第二模具區(qū)段，所述第一模具區(qū)段與第二模具區(qū)段被配置成用于接納彼此并且在第一模具區(qū)段中間表面與第二模具區(qū)段中間表面之間形成空腔。根據(jù)多種不同實(shí)施例，第一模具區(qū)段中間表面和第二模具區(qū)段中間表面中的至少一者包括通過增材制造工藝被施加至模具區(qū)段支撐件上的光學(xué)精密表面，如以上詳細(xì)描述的。

在多種不同實(shí)施例中，方法500可以包括使組裝好的模具與光學(xué)裝置形成成分530相接觸。根據(jù)多種不同實(shí)施例，通過模具區(qū)段的組裝形成的空腔中可以填充有光學(xué)裝置形成成分。任何適合于形成聚合光學(xué)裝置的可流動(dòng)或可模制的光學(xué)裝置形成成分都在本披露范圍之中。例如，光學(xué)裝置形成成分可以包括氟素硅膠丙烯酸酯、硅丙烯酸酯、聚甲基丙烯酸甲酯、硅水凝膠中的一者或多者，或者其他適合的材料。一般而言，任何透氣性和/或具有生物適合性的光學(xué)材料均適合于在此處使用。多種不同光學(xué)裝置形成成分和聚合條件的細(xì)節(jié)在本領(lǐng)域是公知的并且在本披露范圍之外。

在光學(xué)裝置形成成分被引入組裝好的模具后，方法500可以進(jìn)一步包括使光學(xué)裝置形成成分在模具中聚合或以其他方式硬化以形成光學(xué)裝置。根據(jù)多種不同實(shí)施例，聚合的光學(xué)裝置將包括一個(gè)或多個(gè)光學(xué)表面，所述一個(gè)或多個(gè)光學(xué)表面具有由通過增材制造工藝添加至模具區(qū)段上的模具嵌入物的光學(xué)精密表面賦予所述裝置的幾何形狀。換句話說，在工藝500中模制的光學(xué)裝置的光學(xué)表面的至少一部分所包括的光學(xué)表面幾何形狀將是通過增材制造工藝添加至組裝好的模具中的模具區(qū)段上的模具嵌入物的光學(xué)精密表面的互補(bǔ)幾何形狀。

根據(jù)多種不同實(shí)施例，具有用于通過增材制造工藝形成光學(xué)裝置的模具嵌入物和光學(xué)精密表面的模具區(qū)段的制造可以與無塵室和/或無菌條件相兼容，從而由此消除或減少任何出于清潔或殺菌目的而對(duì)模制的光學(xué)裝置進(jìn)行后處理的需要。在多種不同實(shí)施例中，使用本披露的裝置和方法制造的光學(xué)裝置可以適合于在聚合并從模具移除后直接封裝。

本領(lǐng)域技術(shù)人員應(yīng)清楚的是，在本披露下可以做出多種不同修改和變態(tài)而不脫離本披露的精神或范圍。例如，雖然主要參考接觸透鏡的靜態(tài)或鑄造模制描述了本披露，但是使用本披露的方法生產(chǎn)的模制裝置可以用于使用任何已知的用于接觸透鏡生產(chǎn)的鑄造或模制工藝來生產(chǎn)接觸透鏡，包括例如旋轉(zhuǎn)鑄造。此外，雖然已經(jīng)主要參考光學(xué)裝置的制造描述了本披露的裝置和方法，但是在此披露的原理可以應(yīng)用于多種不同要求精密和/或幾何學(xué)上復(fù)雜或錯(cuò)綜的表面的其他非光學(xué)裝置。例如，本披露的裝置和方法可以被應(yīng)用于以下各項(xiàng)，如定制設(shè)計(jì)的假體和重建裝置、牙種植體、用于組織生長的支架、定制適配的防護(hù)服、可植入式電極和傳感器、微型尼龍搭扣附接表面、藝術(shù)或裝飾作品、微尺度標(biāo)簽或個(gè)性化物品、定制電子電路，或諸如此類。因此，所旨在的是本披露覆蓋落入在所附權(quán)利要求書及其等效物范圍之內(nèi)的對(duì)此披露的修改和變體。

同樣地，在前述的說明中已經(jīng)提出了多種特性和優(yōu)點(diǎn)，包括與這些裝置和/或方法的結(jié)構(gòu)和功能的細(xì)節(jié)一起的多種不同替代方案。本披露僅旨在是示意性的，并且因此并不旨在是窮盡性的。對(duì)于本領(lǐng)域技術(shù)人員顯而易見的是，可以在所附權(quán)利要求書表述的條款的寬泛、大體的意思所指明的全部范圍的程度上做出多種不同修改，尤其是在結(jié)構(gòu)、材料、元件、部件、形狀、尺寸、以及零件安排(包括在本發(fā)明的原理范圍中的組合)的方面。在這些不同修改不偏離所附權(quán)利要求書的精神和范圍的程度上，這些修改旨在被涵蓋在于此。