El amanecer de la producción óptica por láser
La industria óptica depende casi por completo de procesos mecánicos en sus cadenas de procesos. Sin embargo, esto podría cambiar pronto. El Instituto Fraunhofer de Tecnología Láser ILT de Aquisgrán está impulsando procesos láser controlados digitalmente que ahorran tiempo y costes a la hora de moldear, pulir y corregir la forma final de esferas y ópticas de forma libre. Fraunhofer ILT presentará las cadenas de proceso basadas en láser del futuro en la feria OPTATEC del 14 al 16 de mayo de 2024 en Frankfurt y en la 1ª Conferencia de Aquisgrán “Producción de Óptica Basada en Láser” del 15 al 16 de octubre de 2024.
La tendencia actual hacia las esferas y la óptica de forma libre está llevando al límite las cadenas de proceso tradicionales, basadas en el procesamiento puramente mecánico en la industria óptica. Para superar este obstáculo, Fraunhofer ILT presentará en la feria OPTATEC 2024 de Fráncfort su visión de las cadenas de proceso basadas en láser altamente flexibles para la producción de ópticas.
En la actualidad, ya es posible fabricar esferas de diseño individual y ópticas de forma libre mediante procesos láser. “La ventaja clave del láser es su control digital junto con el procesamiento de materiales sin masa y sin contacto”, explica el Dr. Edgar Willenborg, jefe del Grupo de Pulido de Fraunhofer ILT. Como el proceso se controla numéricamente y no necesita herramientas de conformado, los tiempos de procesamiento ya no dependen de la forma de la lente. Esto se traduce en claras ventajas económicas, especialmente para geometrías complejas. “Como no se utilizan consumibles, los procesos láser también reducen al mínimo la cantidad de limpieza necesaria”, explica. Ahora es necesario trasladar esta flexibilidad a las aplicaciones industriales: en un primer momento, como procesos individuales basados en láser y, a largo plazo, como producción óptica totalmente basada en láser, desde la conformación y el pulido hasta la corrección nanométrica de la forma.
Conformado, pulido o corrección de forma por láser
Esta cadena de procesos láser del futuro se basa en el conformado por ablación con láseres de pulso ultracorto (USP) o grabado selectivo inducido por láser (SLE). La agenda del Fraunhofer ILT también incluye el pulido por láser de vidrio y, si es necesario, de lentes basadas en polímeros, así como la corrección de forma de precisión en el sector de gama alta. Esto último ya ha sido demostrado por un equipo dirigido por Emrah Uluz, investigador asociado en el campo de investigación de Corrección de la Forma de la Óptica del Fraunhofer ILT, utilizando láseres de CO2 y USP.
Los láseres de CO2 también se utilizan para el pulido por láser. Cuatro quintas partes de su energía se absorben en las capas superiores del vidrio. La profundidad de penetración oscila entre 3 y un máximo de 30 µm. Aquí es donde el vidrio se funde, se transforma en un estado similar a la miel y luego se alisa automáticamente al enfriarse debido a la tensión superficial. Esta refundición de la capa superficial, incluido el alisado de la superficie debido a la tensión interfacial, da lugar a unas cualidades superficiales extraordinarias: la rugosidad en el rango subnanométrico establece nuevos estándares y predestina los procesos láser para aplicaciones que requieren el máximo rendimiento óptico.
Los procesos basados en láser ya están complementando las cadenas de procesos dominadas mecánicamente en la industria, ya que pueden eliminar las microrrugosidades que hacen que la luz se disperse y que las lentes parezcan turbias. “Estamos trabajando sistemáticamente en el uso de enfoques híbridos como éste para crear cadenas de procesos basadas en láser en la producción óptica”, explica Uluz. El espectro abarca desde la microóptica y la macroóptica o la óptica especial moldeada individualmente hasta los cuerpos de vidrio que también pueden estructurarse internamente mediante SLE. Los procesos mecánicos y los basados en láser siguen siendo complementarios, pero el objetivo claro del Fraunhofer ILT es hacer que las ventajas de la tecnología láser sean útiles para todas las áreas de la producción óptica.
Producción en serie individualizada por láser
En OPTATEC 2024 (Pabellón 3.1 / Stand 610), Fraunhofer ILT proporcionará información sobre el estatus quo del desarrollo y presentará la visión de cadenas de procesos completamente basadas en láser. “Los procesos basados en láser ofrecen ventajas considerables, ya que pueden ahorrar tanto energía como recursos, especialmente en el caso de geometrías complejas”, afirma Willenborg. El procesamiento por láser allanará el camino para un uso más amplio de las esferas y las ópticas de forma libre. Esto reduce por sí solo el diseño y el coste de los sistemas ópticos. Si la forma de la óptica puede adaptarse a los requisitos específicos, pueden fabricarse sistemas ópticos muy complejos con muchos menos componentes individuales.
Los interesados en debatir con más detalle el potencial de la fabricación de óptica basada en láser, pueden asistir a la “Conferencia sobre fabricación de óptica basada en láser” organizada por primera vez por Fraunhofer ILT, además de visitar OPTATEC. La conferencia tendrá lugar los días 15 y 16 de octubre de 2024, paralelamente a la 6ª Conferencia sobre Pulido Láser LaP en el instituto de investigación de Aquisgrán.
