Polissage au laser du verre et des matières plastiques

lissage photo

La procédure
Le polissage du verre et des matières plastiques au laser CO2 est basé sur l’absorption du rayonnement laser dans une fine couche marginale de la pièce, de sorte que les températures proches de la surface sont atteintes juste au-dessous de la température d’évaporation. Ce chauffage réduit la viscosité du matériau de sorte que la rugosité s’écoule et est lissée en raison de la tension superficielle. Par rapport aux procédés de polissage conventionnels, l’innovation du polissage laser réside dans un principe de travail fondamentalement différent : le lissage par refusion plutôt que par enlèvement de matière. Cela signifie que le polissage au laser permet, entre autres, d’obtenir une microrugosité plus petite et avantageuse.

En sélectionnant les paramètres de processus appropriés tels que la température de préchauffage, la vitesse d’avance et la répartition de l’intensité, le polissage laser peut être adapté de manière flexible à presque toutes les formes de surface. Grâce aux vitesses de processus élevées allant jusqu’à 1 cm²/s pour le verre de quartz et jusqu’à plusieurs 10 cm²/s pour les matières plastiques, le polissage laser est en outre jusqu’à deux fois plus rapide que les processus de polissage conventionnels.

Caractéristiques et avantages du procédé
Grande flexibilité grâce à l’usinage sans contact
Usinage de différentes géométries de surface avec un seul outil, en particulier des asphériques et des surfaces de forme libre.
Grande vitesse du processus indépendante de la géométrie de la surface
Plus petite microrugosité que les procédés de polissage conventionnels
Polissage sélectif par usinage local
Pas d’incorporation d’agents de polissage dans la surface
Pas de déchets de polissage
Polissage laser du verre
L’état de l’art dans la technologie conventionnelle est le polissage avec des outils à disque ou à pointe et une suspension de polissage appliquée sur la pièce. Cela produit de grandes quantités de consommables. Le polissage au laser permet de polir les surfaces vitrées avec le même outil sans avoir besoin de consommables, quelle que soit la forme de la surface. De plus, le temps de traitement pour le polissage laser est jusqu’à 100 fois plus court, quelle que soit la forme de la surface et comparé aux méthodes conventionnelles. La rugosité de surface réalisable du verre de quartz est Rms < 5 nm (1 x 1 mm² champ de mesure) et la micro rugosité Rms < 0,4 nm (50 x 70 μm² champ de mesure). Les applications pour le polissage laser de surfaces en verre comprennent l’optique d’éclairage pour laquelle les valeurs obtenues jusqu’à présent sont déjà suffisantes. En augmentant encore la précision de la forme et en réduisant l’ondulation, le procédé est également adapté au polissage d’optiques d’imagerie avec des exigences plus élevées. Le procédé peut être appliqué à presque tous les types de verre, et des vitesses de traitement plus élevées peuvent également être atteintes pour le verre à bas point de fusion.

Polissage au laser de matières plastiques
Comme les thermoplastiques tels que le polycarbonate peuvent être façonnés à haute température, le polissage au laser convient également à ce type de plastique. En raison des températures plus basses requises, les vitesses de processus pour le polissage au laser de plastiques de plusieurs 10 cm²/s sont nettement plus élevées que les vitesses de processus pour le verre. La qualité de surface globale réalisable est déjà suffisante pour l’optique d’éclairage (Rms < 25 nm, champ de mesure 1 x 1 mm²), la micro rugosité avec Rms < 1 nm (champ de mesure 50 x 70 μm2) ayant des valeurs comparables aux procédés conventionnels. L’objectif du développement du procédé est de réduire encore la rugosité de surface résultante afin que le procédé soit également adapté à l’optique d’imagerie. Les verres de lunettes en polycarbonate sont une application possible.

Polissage intérieur des alésages
Un grand avantage du polissage laser est la possibilité de traiter des zones inaccessibles telles que les parois internes des tubes. Le faisceau laser est dévié sur la paroi à polir au moyen d’une unité de déviation à l’intérieur de l’alésage. Les temps de traitement ne changent pas. Le procédé permet d’obtenir une micro-rugosité sur les parois internes des trous en verre de quartz de Rms < 5 nm avec une rugosité initiale d’environ Rms ≈ 500 nm (longueur de mesure = 5 mm).

Ébavurage et mise en forme de la fonte
Le polissage au laser peut être utilisé pour enlever localement les bavures et arrondir les bords du verre et du plastique. Par exemple, lors du moulage par injection, les bavures entre les moules d’injection peuvent être éliminées par ce procédé, ce qui améliore l’aspect visuel des produits. L’arrondissement des bords du verre peut à son tour augmenter la stabilité de l’ensemble de la pièce.