Gravação a quente agora também serve para fabricar lentes

A indústria mecânica utiliza tornos e fresas para fabricar peças metálicas, plásticas e cerâmicas há séculos. Mas há de se convir que lentes de óculos, precisas, altamente polidas e sobretudo frágeis, não têm muito a ver com um torno industrial.

Isso, porém, não desanimou os engenheiros do Instituto Fraunhofer, na Alemanha. Afinal, o sistema de gravação a quente funciona tão bem para tantos produtos, porque não poderia ser adaptado para o campo da óptica?

Gravação a quente

Foi justamente isso que eles conseguiram fazer, produzir lentes de altíssima qualidade por um processo de moldagem a quente. O vidro é aquecido junto com o molde e então submetido à ferramenta, adquirindo o formato adequado com alta precisão. O resultado é um processo de fabricação de lentes que é 10 vezes mais rápido do que o processo tradicional e 70% mais barato.

Na processo de gravação a quente ("hot embossing"), os pesquisadores aquecem o vidro a uma temperatura mais elevada do que a utilizada atualmente para a moldagem de precisão. Os moldes são aquecidos também, mas apenas até uma temperatura 10 graus abaixo da que é atingida pelo vidro.

Troca de calor

É esse diferencial de temperatura que permite a troca controlada de calor durante o processo de gravação, diminuindo o tempo de processamento. A velocidade total da fabricação é determinada por uma série de fatores. Um deles é a temperatura da ferramenta de gravação - quanto mais fria a ferramenta, mais rapidamente ela esfria o vidro. Outro fator é o volume - quanto maior a ferramenta, mais calor ela pode absorver. O tipo de material de que é feito o molde também faz diferença - dependendo de sua condutividade termal, alguns materiais conduzem o calor melhor do que outros.

Para encontrar um equilíbrio entre tantos fatores conflitantes, os pesquisadores tiveram que adaptar os materiais e as ferramentas. "A máquina alinha a ferramente de moldagem com precisão na casa dos micrômetros, de forma que nós podemos ajustar precisamente os eixos ópticos das lentes," explica o engenheiro Peter Manns.

Resfriamento das lentes

"A velocidade com que as lentes esfriam é crucial para sua qualidade. Se o vidro é esfriado muito rapidamente, dá-se um efeito de stress termal e a qualidade decai. Se o vidro esfria muito lentamente - porque o molde está muito quente - o processo demora muito, o que eleva os custos," explica Manns.

As lentes produzidas pelo novo processo apresentam a mesma qualidade das atualmente produzidas por moldagem de precisão e não requerem nenhuma etapa adicional de acabamento.