Jak produkowane są soczewki okularowe?

Soczewka to najważniejszy element okularów – odgrywa kluczową rolę w zapewnieniu optymalnego widzenia. Ale nim soczewka trafi do oprawki, musi przejść długą drogę. LEPSZE WIDZENIE wyjaśnia, jak wytwarza się zarówno soczewki organiczne, jak i mineralne. Z czego produkowane są soczewki? I czym różnią się soczewki na indywidualne zamówienie od soczewek gotowych?

Z pewnością nikogo nie zdziwi fakt, że proces produkcji soczewek okularowych zaczyna się od wizyty klienta w salonie optycznym. Optyk wykonuje pomiary i generuje unikalny profil widzenia. Kolejnym krokiem jest wybór odpowiednich soczewek okularowych oraz pomiar służący do określenia pozycji soczewki w wybranej oprawce. Po tych kluczowych etapach wszystkie dane są przesyłane do producenta soczewek okularowych, który przystępuje do wytworzenia zindywidualizowanych i zoptymalizowanych soczewek. Ale co dalej? Co dzieje się między analizą widzenia a odbiorem nowoczesnej, zindywidualizowanej soczewki? Na początku wytwarza się pół-produkt. Do wyboru są dwa materiały: plastik (czyli tak zwane szkło organiczne) oraz „prawdziwe” szkło (czyli szkło mineralne). Te dwa materiały stanowią podstawę procesu produkcji soczewek okularowych.

Mówiąc najogólniej, istnieją dwa odrębne procesy. Bez względu na producenta, precyzyjne soczewki na indywidualne zamówienie – czyli na receptę – powstają niemal zawsze w technologii FreeForm gwarantującej lepsze widzenie. Ta nowatorska technika produkcji została opracowana przez ZEISS i jest wykorzystywana w całej branży produkcji soczewek okularowych.

Przeciwieństwem soczewek na receptę są soczewki gotowe, które powstają w procesie odlewania. Te dwa rodzaje soczewek znacząco się różnią: soczewki gotowe są zazwyczaj wybierane jako proste i niedrogie rozwiązania, np. do okularów do czytania lub gdy klient potrzebuje okularów „od ręki” bez parametrów indywidualnych. Soczewki gotowe są wytwarzane masowo i nie mają indywidualnego charakteru. Soczewki te idealnie sprawdzają się do standardowej korekty wzroku, ale nie zapewniają takiej samej jakości widzenia co precyzyjne i indywidualnie dobrane soczewki na receptę. Aby wyprodukować soczewki na receptę, optyk przedstawia szczegółowy profil widzenia, który służy za postawę do wyrobu pary soczewek.

Obecnie produkcja soczewek okularowych jest w dużej mierze zautomatyzowana. Gdy optyk wysyła parametry recepty pacjenta do ZEISS, rozpoczyna się pierwszy etap produkcji: parametry soczewki zostają obliczone na podstawie danych niezbędnych do produkcji. Każde zamówienie zostaje opatrzone kodem kreskowym, aby ułatwić identyfikację w czasie rzeczywistym danych potrzebnych do wyrobu soczewki na każdym etapie produkcji. Dane te są następnie wczytywane do poszczególnych etapów na linii produkcyjnej.

W zależności od składowych recepty, zostają automatycznie pobrane pół-produkty. Lewe i prawe półprodukty soczewek mają moc optyczną na przedniej powierzchni. Aby dopasować je do recepty zamawiającego, tylna powierzchnia soczewki zostaje poddana obróbce w technologii FreeForm ZEISS. Półprodukty soczewek – tak zwane „krążki” (z uwagi na ich kształt) – są automatycznie pobierane z magazynu i umieszczane na tacce. Rozpoczyna się ich podróż: taśmociąg przenosi tackę od jednego stanowiska do kolejnego i w ten sposób powstają dwie soczewki.

Następnym krokiem jest blokowanie. Na tym etapie na powierzchnię soczewki nanosi się powłokę ochronną. Następnie półprodukt soczewki jest mocowany do tak zwanego „blokera”. Krok ten jest niezbędny, aby prawidłowo unieruchomić soczewkę i umożliwić jej dalszą obróbkę maszynową.

Po zablokowaniu soczewki następuje jej formowanie, aby uzyskać pożądany rozmiar i moc. W technologii FreeForm ZEISS przednia powierzchnia półproduktu soczewki pobieranej z magazynu ma już moc optyczną. Tylko jej tylna powierzchnia wymaga obróbki na potrzeby danego użytkownika. W tym celu wykorzystuje się 5-osiową metodę CNC. Pozwala ona osiągnąć właściwy kształt i moc soczewki w około 90 sekund. W ciągu tej półtorej minuty odbywają się trzy czynności: soczewki zostają zeszlifowane i nadaje się kształt, a następnie za pomocą naturalnego diamentu określa się dziesiątki tysięcy punktów obróbki maszynowej. Metoda ta pozwala producentowi personalizować powierzchnię optyczną, nadając jej dowolną formę (stąd nazwa FreeForm). 

Podczas polerowania powierzchnia soczewki zostaje wygładzona, ale jej właściwości optyczne pozostają bez zmian. Idealna powierzchnia jest konieczna, aby można było nanieść nowoczesne powłoki doskonale przylegające do soczewki. Każda soczewka ZEISS otrzymuje także laserowy grawer: niemal niewidoczną literę Z. Ten precyzyjnie nanoszony znak to gwarant jakości, a jednocześnie punkt odniesienia do dalszego szlifowania i centrowania soczewek.

Następnie soczewka zostaje odblokowana, czyli ostrożnie wyjęta z blokera. Ponieważ stop metalu łączący soczewkę z blokerem topi się już w 50° C, soczewka po prostu wpada do gorącej wody. Soczewka zostaje następnie wyczyszczona niczym auto na myjni: szczotki, środki czyszczące i wyjątkowa czysta (tj. specjalnie oczyszczona) woda usuwają wszelkie zanieczyszczenia i przygotowują soczewkę do etapu nanoszenia powłok. Następnie soczewki są suszone nadmuchowo. Oczywiście w naszych zakładach produkcyjnych dbamy o środowisko: stopy metali są wykorzystywane ponownie, a woda wykorzystywana w produkcji jest ponownie oczyszczana w ekologiczny sposób.

Na tym etapie soczewka może zostać zabarwiona. Soczewki organiczne są zanurzane w kąpielach barwiących, zaś na soczewki mineralne nanosi się warstwy tlenków metali.

Do barwienia soczewek organicznych stosujemy barwniki tekstylne, które nie stanowią żadnego zagrożenia dla zdrowia człowieka ani dla środowiska. Proces barwienia wymaga znacznej wprawy: ponieważ każda soczewka jest produkowana na indywidualne zamówienie, a ZEISS oferuje barwienia we wszystkich kolorach, osiągnięcie właściwego odcienia wymaga znacznych umiejętności.

Nadchodzi czas na finałowy etap produkcji, który jest jednocześnie najbardziej wymagający technologicznie: naniesienie powłok na soczewkę. Powłoki sprawiają, że soczewka jest odporna na zarysowania i bardziej trwała. Ponadto powłoki zapewniają wyraźniejsze widzenie w złych warunkach atmosferycznych, odpychają brud, redukują uciążliwe refleksy oraz zapewniają wiele praktycznych korzyści, na przykład podczas pracy przy komputerze lub prowadzania pojazdu. W przeciwieństwie do soczewek mineralnych, soczewki organiczne bez powłok nie są wystarczająco odporne na zarysowania. Oznacza to, że organiczne soczewki ZEISS są zawsze powlekane powłoką utwardzającą. Powłoka ta jest nanoszona w formie lakieru poprzez zanurzenie soczewki. Wybór lakieru zależy od materiału oraz grubości soczewki. Po czyszczeniu ultradźwiękowym nanosimy warstwy powłoki antyrefleksyjnej metodą próżniową. Owszem, powłoki – ponieważ współczesne soczewki mogą mieć nawet dziewięć powłok. Ostatnia warstwa nadaje soczewce wyjątkową gładkość, zwiększając jej odporność na osiadanie brudu i odpychanie wody. Więcej informacji o powłokach na soczewkach okularowych znajdziesz tutaj.

Soczewki są prawie gotowe. Ale czy na pewno spełniają rygorystyczne normy jakości ZEISS? Aby mieć pewność, każda soczewka jest starannie sprawdzana przed wysłaniem. Podczas inspekcji wzrokowej sprawdza się obecność zanieczyszczeń i uszkodzeń, natomiast mechaniczna inspekcja pozwala wykryć, czy soczewka spełnia określone parametry: moc korekcyjną, oś, cylinder, grubość, kształt i średnicę. Jeśli soczewka nie wykazuje żadnych wad, zostaje „podbita” na ostatnim etapie produkcji. Naniesione oznaczenie pomaga optykowi precyzyjnie umieścić soczewkę w oprawce. Oznaczenie usuwa się przed przekazaniem nowych okularów klientowi.

Grawer Z marki ZEISS jest umieszczany na soczewce dopiero wówczas, gdy kontrola jakości zakończy się sukcesem, a soczewka faktycznie spełnia wyśrubowane normy ZEISS. „Z” to nasz znak rozpoznawczy – nasza obietnica jakości umieszczona na każdej wyprodukowanej soczewce.
Na życzenie możliwe jest także wygrawerowanie inicjałów na soczewce!

Ciekawostka: Czy wiesz, że w dziale barwienia ZEISS pracują same kobiety? Dlaczego? Otóż kobiety lepiej odróżniają kolory, dzięki czemu łatwiej dostrzegają nawet drobne nieprawidłowości kolorystyczne.

Za wprawienie soczewek do oprawki zazwyczaj odpowiada optyk. ZEISS może jednak zrealizować także ten etap produkcji. Wprawienie soczewek wymaga precyzji co do mikrometra, ponieważ tylko perfekcyjnie dopasowane soczewki zapewnią idealne widzenie.

Organiczne soczewki gotowe i pół-produkt wytwarza się techniką odlewania: do płynnych monomerów dodaje się specjalne składniki, na przykład zwiększające pochłanianie promieniowania UV. Mieszankę przelewa się do foremek, utwardza, a następnie obrabia, aby zredukować naprężenie szczątkowe. Na tym etapie półprodukt może być dalej użyty. Jeśli posłuży do wyrobu soczewki gotowej, musi zostać pokryta powłoką utwardzającą oraz – na życzenie – dodatkowymi powłokami.

Proces ten przebiega nieco inaczej w przypadku półproduktów soczewek mineralnych . Najpierw materiały takie jak kwarc, węglan potasu, soda and tlenki są topione w temp. 1400° - 1500°C, do powstania szklanej mieszanki. Następnie z masy tej formowany jest okrągły, szklany bloczek o grubości od 1 do 3 cm. Przednia powierzchnia soczewki zostaje poddana obróbce w kolejnym kroku. Diamentowa szlifierka nadaje soczewce wybrany kształt, a proces polerowania zapewnia wymaganą przezroczystość. Pozwala to uzyskać bezbarwną półprodukt, który został zeszlifowany z jednej strony.

Soczewki dwuogniskowe to soczewki okularowe, w których jeden segment jest przeznaczony do bliży, a drugi do dali. Soczewki dwuogniskowe mogą być mineralne lub organiczne. W zależności od zastosowanego materiału, proces produkcji znacznie się różni. W przypadku mineralnych soczewek dwuogniskowych, w półprodukcie umieszcza się dodatkową soczewkę. Górny segment ma tę samą moc co soczewka główna, zaś dolny segment ma większą moc. Najpierw szlifujemy i polerujemy tylną powierzchnię dodatkowej soczewki. Następnie jej zakrzywiona strona zostaje umieszczona w istniejącym już zagłębieniu w soczewce głównej. Dodatkowa soczewka jest wtapiana w soczewkę główną i szlifowana, aby widoczna była tylko pojedyncza soczewka. Następnie dwuogniskowa soczewka zostaje poddana dalszej obróbce: szlifowaniu i polerowaniu przedniej i tylnej powierzchni.

Produkcja organicznych soczewek dwuogniskowych jest znacznie prostsza. W przeciwieństwie do soczewek mineralnych, aby uzyskać moc korekcyjną od bliży, nie trzeba stosować dodatkowej soczewki. Wystarczy mocniejsze zakrzywienie powierzchni. Aby uzyskać właściwą krzywiznę, używa się foremek, w których umieszcza się półprodukt.

Decydującym czynnikiem w produkcji soczewek wieloogniskowych (tak zwanych progresywnych) jest ich przeznaczenie: czy użytkownik będzie używał ich w konkretnym celu, na przykład do pracy przed komputerem? A może soczewki będą mu towarzyszyły w codziennej aktywności? Podczas obliczania konstrukcji soczewki należy uwzględnić wiele czynników – przypomina to równanie matematyczne z setkami niewiadomych. Nie dziwi więc fakt, że produkcja soczewek jest skomplikowanym zadaniem. Specjalistyczna szlifierka nadaje półproduktowi precyzyjnie obliczony kształt. Soczewka wieloogniskowa zostaje poddana licznym testom, zanim rozpocznie się jej produkcja seryjna. Konstrukcja soczewki wieloogniskowej jest wielokrotnie modyfikowana poprzez wprowadzanie drobnych ulepszeń, aż do uzyskania tego, co najlepsze. Użytkownicy testowi sprawdzają jakość widzenia i szybkość adaptacji. Produkcja seryjna i sprzedaż soczewek zaczyna się dopiero wówczas, gdy użytkownicy testowi są zadowoleni z danej konstrukcji soczewki.

Niewątpliwie soczewki gotowe sprawdzają się doskonale w wielu sytuacjach przy niewielkich wadach wzroku. Niemniej jednak personalizowane soczewki mają znacznie większe możliwości. Przykładowo soczewki magazynowe uwzględniają punkt widzenia oka, ale pozostałe parametry oprawy i użytkownika nie zostają uwzględnione podczas oprawienia takiej soczewki. Im więcej danych oprawki i użytkownika będzie uwzględnionych w produkcji, tym bardziej precyzyjny będzie produkt końcowy, a w rezultacie tym większe zadowolenie użytkownika z optymalnego i naturalnego widzenia. W tym celu optyk musi podać wiele ważnych parametrów oprawy i ułożenia oka użytkownika, a nie tylko punkt widzenia. Pomiary wymagają precyzji aż do dziesiątej części milimetra! Im więcej optyk wie o użytkowniku, tym lepiej dobierze optymalną soczewkę ZEISS. Warto także, aby optyk korzystał ze sprzętu pomiarowego ZEISS, co pozwala uniknąć błędów podczas przesyłania danych.

Tylko osiągnięcie całkowitej harmonii między oprawką, soczewkami, indywidualnymi potrzebami oraz kształtem twarzy użytkownika pozwala osiągnąć swobodne i naturalne widzenie, zwłaszcza w przypadku osób starszych przy skomplikowanych wadach wzroku. Technologia FreeForm ZEISS pozwala uwzględniać wiele indywidualnych parametrów użytkowania, a dzięki złożonym obliczeniom matematycznym możliwa jest precyzyjna produkcja i dopasowanie soczewek, dzięki czemu użytkownik może cieszyć się optymalnym widzeniem w wybranych oprawkach. Ponadto technologia ta zapewnia wyraźne widzenie , najszersze pole widzenia na różnych odległościach oraz wyjątkowo szybką adaptację wśród użytkowników. Im bardziej złożony i unikalny przypadek pacjenta, tym ważniejsza staje się różnica między soczewkami gotowymi, a produkowanymi na indywidualne zamówienie.