Journal de génie électrique et de technologie électronique

Structuration de surface d'outillages optiques par refusion laser

Evgueni V Bordatchev,

Énoncé du problème : Les performances fonctionnelles des produits et composants d'éclairage et d'illumination optiques dépendent de manière critique des technologies avancées pour une fabrication rentable d'outillage avec une qualité de surface stricte et une précision de géométrie de forme. Les progrès récents dans le traitement des matériaux au laser ont permis de développer les fondamentaux d'une nouvelle technologie unique d'additif/d'élimination sans matériau connue sous le nom de procédé de structuration de surface par refusion laser (SSLRM) [1-3]. Au cours de la SSLRM, le faisceau laser se déplace sur la surface d'une pièce à une vitesse constante et une puissance laser contrôlée de manière synchrone tandis que la géométrie de surface souhaitée est définie en fonction d'un algorithme de contrôle de la puissance laser. Par conséquent, une nouvelle géométrie de surface est formée en raison de la redistribution et de la relocalisation du matériau de la pièce en fusion. Il s'agit d'un processus thermodynamique complexe et hautement non linéaire où la fusion rapide, la réaffectation et la solidification rapides du matériau sont contrôlées par les paramètres de l'irradiation laser à onde continue appliquée. Le but de cette étude est de faire progresser les développements préliminaires de SSLRM vers des applications d'outillage optique [4, 5]. Méthodologie : Un guide de lumière à éclairage latéral en coin (WELLG) a été choisi comme élément typique de l'éclairage arrière automobile. Au départ, un WELLG de forme sinusoïdale a été conçu optiquement où ses paramètres géométriques (par exemple, période de 500 µm, amplitude de 40 µm, angle de coin de 2°, fabriqué en plastique PMMA) se sont avérés assurer une efficacité de distribution de lumière de > 50 % tout en couvrant > 80 % de la zone éclairée. Un insert métallique en acier à outils DIN 1.2343 (AISI H11) a été fabriqué à l'aide du procédé SSLRM (fig. a), répliqué dans du plastique PMMA par gaufrage à chaud en tant que prototype WELLG fonctionnel (fig. c), et ses performances optiques ont été évaluées (fig. d). Résultats : Une période de 498,2 ± 3,8 µm et une amplitude de 40,0 ± 2,0 µm ont été obtenues pour l'insert d'outillage fabriqué. Le prototype WELLG en plastique a démontré des performances de distribution de lumière très efficaces tout en couvrant entièrement la zone éclairée. Conclusion et importance : Cette étude démontre un potentiel élevé d'applicabilité du procédé SSLRM pour la fabrication efficace d'outillages optiques pour les fonctions et produits de guidage, de distribution et d'éclairage de la lumière, en particulier pour l'automobile, l'énergie solaire et l'industrie biomédicale.