Una nueva conferencia especializada pretende transferir conocimientos a la producción de óptica basada en láser

El Instituto Fraunhofer de Tecnología Láser ILT complementa su ‘6ª Conferencia sobre Pulido Láser LaP’ de Aquisgrán, que tendrá lugar del 15 al 16 de octubre de 2024, con una nueva conferencia que aborda el creciente interés mundial en las cadenas de procesos fotónicos para la industria óptica. La ‘1st Conference on Laser-based Optics Manufacturing LOM’ se centrará en la fabricación por láser de ópticas complejas y tratará de impulsar la transferencia de conocimientos de la investigación a la industria. La fabricación de ópticas por láser promete ventajas competitivas porque es rentable, controlable digitalmente y, además, no requiere polvo de esmerilado ni agentes de pulido.

La visión de cadenas de procesos puramente fotónicos en la producción de óptica se está haciendo realidad. “Ahora es previsible que los láseres desarrollen su potencial a lo largo de toda la cadena de procesos, desde el conformado y el pulido hasta la corrección de la forma”, afirma Edgar Willenborg, jefe del Grupo de Pulido en el Fraunhofer ILT de Aquisgrán. En las primeras aplicaciones industriales, los procesos basados en láser complementarán los procesos mecánicos establecidos. El motor de este desarrollo es la creciente demanda de esferas complejas y ópticas de forma libre diseñadas específicamente para aplicaciones individuales. Su producción está llevando al límite los procesos de fabricación mecánica, ya que estos métodos convencionales suelen estar optimizados para procesar lentes esféricas, es decir, semicirculares.

Dar forma, pulir y corregir mecánicamente las esferas más complejas requiere mucho tiempo y dinero. Aquí es donde los procesos láser sin contacto y libremente programables tienen una clara ventaja. No es necesario utilizar herramientas de conformado ni agentes de pulido. Además, los procesos láser dejan superficies químicamente limpias. “Y gracias a los procesos controlados numéricamente, que no necesitan herramientas de conformado, los tiempos de procesamiento ya no dependen de la forma de la lente”, explica Willenborg.

Aún quedan varios retos por superar antes de que los procesos de fabricación por láser puedan utilizarse de forma generalizada para la óptica. En particular, la precisión dimensional requerida y la amplia gama de materiales para ópticas de vidrio y polímero plantean problemas sin resolver. Fraunhofer ILT lanza una nueva conferencia especializada para abordar estas cuestiones de forma específica y oportuna con una comunidad internacional de especialistas de la investigación y la industria: La ‘1st Conference on Laser-based Optics Manufacturing LOM’ tendrá lugar del 15 al 16 de octubre de 2024 en combinación con la ‘6th Conference on Laser Polishing LaP’, en el instituto con sede en Aquisgrán. Además de 20 conferencias, la jornada combinada ofrecerá una amplia visita al laboratorio, una exposición de muestras y pósteres y varios formatos de debate y creación de redes. “Como esperamos una comunidad internacional altamente especializada de la investigación y la industria, ambas conferencias se celebrarán en inglés”, explica Willenborg. Como el objetivo es transferir conocimientos técnicos a aplicaciones industriales, la mayoría de las presentaciones correrán a cargo de investigadores.

En términos técnicos, LOM se centrará en las cadenas de procesos fotónicos cuya conformación se basa en la ablación mediante láseres de pulso ultracorto (USP) y el grabado selectivo inducido por láser (SLE). Los láseres de CO₂ se utilizan para el pulido. Su haz funde la superficie de las lentes de vidrio o plástico hasta una profundidad de 10 µm. En esta zona, el material se transforma en un estado similar a la miel y luego se alisa automáticamente al enfriarse gracias a la tensión superficial. “A medida que la capa superficial se refunde y la superficie se alisa gracias a la tensión interfacial, se obtienen unas cualidades superficiales extraordinarias”, subraya el experto del Fraunhofer ILT. La rugosidad en el rango subnanométrico establece nuevos estándares y predestina los procesos láser para aplicaciones que requieren el máximo rendimiento óptico. Los procesos láser ya se están utilizando para eliminar las microrrugosidades, que dispersan la luz y hacen que las superficies parezcan turbias, y complementan cadenas de procesos que antes seguían dominadas por la mecánica.

La nueva conferencia especializada se centrará, entre otros temas, en las superficies ópticas con umbrales de daño elevados. Cuatro ponencias arrojarán luz sobre el potencial de los procesos láser para aumentar los umbrales de daño óptico. Entre ellas figura una presentación del Laboratorio Nacional Lawrence Livermore (LLNL) de California, cuya Instalación Nacional de Ignición (NIF) logró encender un plasma en condiciones de laboratorio por primera vez en la historia de la humanidad en diciembre de 2022, desencadenando la fusión de los isótopos de hidrógeno deuterio y tritio. Esto liberó más energía que la necesaria para la ignición por láser. El NIF opera el sistema láser más grande y de mayor energía del mundo, con 192 trayectorias de haz, más de dos megajulios de energía de pulso y 500 teravatios de potencia máxima. Los pulsos de láser UV de alta energía llevan regularmente a los componentes ópticos al borde del umbral de destrucción, y más allá. El pulido por láser es un método prometedor para reforzar estos componentes. Esto se debe a que, a diferencia de los procesos mecánicos, no deja microdefectos en la superficie de la lente.

La ‘6ª Conferencia sobre Pulido Láser LaP’ se centrará en el pulido láser de metales, vidrio, plásticos y otros materiales. Se profundizará en las superficies funcionales y de diseño, así como en el postratamiento de componentes complejos de fabricación aditiva. También en este caso, los procesos láser sin contacto presentan ventajas sobre los procesos mecánicos debido a las geometrías a menudo complejas de los componentes. “Ambas conferencias son únicas en el mundo por la variedad de sus temas”, subraya Willenborg. No existen congresos especializados independientes ni para la producción óptica por láser ni para el pulido por láser. Precisamente porque estos jóvenes campos de la tecnología se están desarrollando de forma muy dinámica, Fraunhofer ILT se centra en la transferencia temprana de conocimientos. “Las empresas que ya están aprovechando los modernos procesos de pulido láser pueden obtener ventajas competitivas reales”, afirma. Además, la creación de redes dentro de la comunidad científica también es importante para identificar sinergias en la investigación y aprovecharlas conjuntamente en aras de un rápido progreso.