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Gravure laser 3D sous-surface: une brève explication


 
 
 

Plongeons dans la physique et expliquons comment SSLE cristaux sont faits. Tout le monde a probablement déjà vu certains d'entre eux, mais jetez un œil aux exemples intrigants suivants, produits par une technologie appelée

Gravure laser sous-surface (SSLE)


 

Sources d'images: 1, 2, 3

 


La base de cette technologie est la même que pour la gravure laser ordinaire sur la surface de pierres ou de verres. En raison d'un gradient de température local très fort, le matériau traité avec le faisceau laser subit une contrainte thermique, ce qui entraîne petites fractures localisées.

Cela vous donne des cassures directement perceptibles dans les pierres et dans les verres ou cristaux gravés, ces micro-fractures sont encore plus prononcées en raison de la lumière visible, qui se disperse sur elles. Maintenant, comment sont faites les images souterraines?

A cet effet, les lentilles du système laser sont réglées pour déplacer le point focal de la surface vers un point à l'intérieur du matériau à traiter. La différence se trouve donc essentiellement dans un décalage z.


 

SSLE-Focus-Principle.png
Illustration du principe SSLE
par @ mountain.phil28

 


Pour pouvoir effectivement réaliser des micro-fractures internes avec des lasers à l'intérieur d'un matériau, celui-ci doit présenter une propriété essentielle, qui est une grande transparence optique. Par conséquent, seuls des matériaux optiques de haute qualité à très faible dispersion sont applicables. Des exemples sont Schott BK7 ou Verre borosilicaté K9.

Les structures à représenter dans le cristal sont transférées dans une sorte de nuage de points, qui est ensuite reproduit dans le volume de l'échantillon par la technologie de gravure laser 3D décrite.

La précision avec laquelle ces cassures ou bulles locales peuvent être générées est de l'ordre d'un quelques micromètres (<100 μm). En outre, la taille des inhomogénéités générées est typiquement de l'ordre du dixième de millimètre.


 

SSLE-2.png Sources d'images: 4, 5

 


La technologie était disponible à partir du 1980-1990 sur, donc n'est pas vraiment nouveau, mais les machines sont assez coûteuses et donc pas très courantes. Les prix de ces machines sont au moins dans la gamme à cinq chiffres. La diode laser, qui est le composant principal et excite le laser à semi-conducteurs pulsé, peut facilement coûter un tiers de la machine elle-même et a une durée de vie limitée. C'est l'une des raisons pour lesquelles le Technologie SSLE travaille dans un mode pulsée.

Ils sont souvent utilisés pour recréer paysages caractéristiques ou caractéristiques de la ville comme souvenirs commerciaux pour les touristes. Pendant ce temps, même les photos de portrait normales peuvent être converties en Images rendues en 3D par un traitement assez simple et peut ensuite être imprimé dans le cristal. La présentation des données de mesure scientifiques (par ex. IRM scans d'organes) peut également utiliser la technologie SSLE.


 

SSLE-3.png
Sources d'images: 6, 7, 8

 


Caractéristiques typiques de SSLE

  • Afin d'éviter d'endommager tout le corps cristallin ou de stresser indûment la durée de vie de la diode et également en raison de la nécessité de la transparence de l'objet final, seuls des nuages de points ordonnés et aucune rupture continue sont générés par un laser pulsé.

  • La technologie SSLE ne permet pas la coloration. Cependant, comme les microfractures sont particulièrement accentuées par la lumière vive, l'objet final peut être éclairé par une lumière colorée et devenir ainsi 'coloré'.

  • La taille des points étant fixe, ce paramètre ne peut pas être utilisé pour créer une sorte d'échelle de gris. Cependant, le densité de points dans une région peut être utilisé pour une échelle linéaire.

  • Il y a un limite supérieure de la densité de points, parce que si les micro-fractures individuelles sont trop proches les unes des autres, des «heurts» se forment. Les affrontements sont des bords de fracture plus larges formés à partir de microfractures unifiées.

  • Et enfin, si le la densité de points est trop faible, l'objet semble assez faible et peut à peine être vu.

 

 

crédits: @ mountain.phil28
dans #steemstem 

Références:

  1. Bourke P. 'Présentation des résultats de visualisation scientifique sous forme de gravures sur cristal 3D', GUÊPE, Université d'Australie occidentale
  2. Système de gravure de cristal laser 3D, Page d'accueil
  3. Un Wikipedia Article sur la gravure laser
  4. une illustration non citée du principe de focalisation SSLE provient de 
    @ mountain.phil28