Une nouvelle approche de la rectification assistée par ultrasons se concentre sur l'excitation de la pièce plutôt que sur l'outil. Crédit :KTU
Une équipe de chercheurs de l'Université de Technologie de Kaunas (KTU), La Lituanie a développé une nouvelle approche pour le broyage de précision de matériaux durs et cassants, obtenant une efficacité inégalée de ce processus. En expérimentant avec le carbure de tungstène, ils ont créé une technologie innovante pour façonner le matériau extrêmement solide et pourtant facilement cassable en une forme souhaitable.
La demande de l'industrie de haute technologie pour des composants optiques hautes performances, des lentilles en verre pour les produits de consommation tels que les appareils photo numériques aux produits haut de gamme comme les systèmes médicaux, augmente de manière exponentielle. En moulage de verre de précision, qui permet la production de composants optiques à partir de verre sans meulage ni polissage, matériaux de moule durs et résistants aux hautes températures, comme le carbure de tungstène, sont utilisés.
" L'usinage du carbure de tungstène afin de fabriquer les détails cylindriques utilisés dans le moulage d'éléments optiques est un défi. Premièrement, c'est un matériau très dur, de sorte que tout outil qui entre en contact avec lui est usé presque instantanément, seconde, si l'outil est inséré trop profondément dans la surface du carbure de tungstène, ce dernier casse. Afin de pouvoir usiner le matériau dur et cassant, il doit atteindre l'état de déformation plastique, quand il peut être façonné et formé sans se casser, " explique Gytautas Balevičius, un chercheur de l'Institut de mécatronique KTU.
L'un des moyens d'obtenir la déformation plastique de la pièce est l'excitation ultrasonore de l'outil. En d'autres termes, l'outil commence à vibrer et la vibration est transférée à la pièce. Plus la fréquence d'excitation est élevée, meilleures sont les chances d'atteindre l'état de déformation plastique du matériau broyé. Dans un environnement de laboratoire, il est possible d'atteindre la fréquence d'excitation nécessaire à la déformation plastique en utilisant le nano-rayage mais jusqu'à présent, il a été impossible d'atteindre ces fréquences dans des conditions industrielles.
Une équipe de chercheurs de l'Université de Technologie de Kaunas (KTU), La Lituanie a développé une nouvelle approche pour le meulage de précision des matériaux durs et cassants. Crédit :KTU
Bien que dans l'usinage des matériaux durs, comme le carbure de tungstène, des outils diamantés sont utilisés, leur usure au cours du processus est importante. Comme la profondeur d'insertion de l'outil dans la surface ne peut être que minime, le processus de broyage est long et inefficace.
« Nous avons proposé la nouvelle approche de la rectification assistée par ultrasons. En nous concentrant sur l'excitation de la pièce plutôt que sur l'outil, nous avons atteint la fréquence de 80-100 kHz, ce qui est actuellement très difficile à réaliser dans l'industrie mondiale, " dit Balevičius, un doctorat étudiant à la Faculté de génie mécanique et de conception KTU, l'un des auteurs de l'invention.
La haute fréquence de l'excitation permet d'atteindre l'état de déformation plastique de la pièce en carbure de tungstène, ce qui signifie que l'outil peut être inséré plus profondément dans la surface. Cela rend le processus de broyage plus efficace.
En expérimentant le carbure de tungstène, ils ont créé une technologie innovante permettant de façonner le matériau extrêmement solide et pourtant facilement cassable en une forme souhaitable. Crédit :KTU
"Une optique haute performance est nécessaire pour la large gamme de produits, de chaque smartphone aux outils compliqués utilisés en médecine ou en astrophysique. En optimisant le processus de production d'optiques de précision, nous apportons une contribution significative à l'industrie de haute technologie, placer la Lituanie sur la carte des industries de précision, " dit le professeur Vytautas Ostaševičius, Directeur de l'Institut de mécatronique KTU, chef du groupe de recherche à l'origine de l'invention.
Trois technologies innovantes ont été créées par les scientifiques du KTU dans le cadre de cette recherche. Une demande de brevet pour l'équipement innovant intégrant ces technologies a été déposée auprès du Bureau national des brevets lituanien.
La commercialisation des technologies et des produits créés par les groupes de recherche du KTU est facilitée par le Centre national d'innovation et d'entrepreneuriat du KTU, guichet unique pour les entreprises et l'industrie désireuses de coopérer avec la science.
