Le conseil du mois - DÉCEMBRE 2015



14 Raisons pour lesquelles le LSR optique est une bonne solution pour les applications d'éclairage

 

Historiquement, le but des matières plastiques a toujours été de remplacer d'autres matériaux, à commencer par l'ivoire et l'écaille à la fin du 19e siècle. Aujourd'hui, alors que les LED remplacent de plus en plus souvent les filaments métalliques dans les ampoules d'éclairage, le silicone liquide (LSR) optique, ainsi que les plastiques comme le polycarbonate et l'acrylique, supplantent le verre dans de nombreuses applications optiques, notamment les optiques de phares et les conducteurs de lumière.


Optical LSR is a transparent, flexible thermoset material that is replacing glass in many optical applications.

Le LSR optique est une matière thermodurcissable flexible et transparente qui remplace le verre dans de nombreuses applications optiques.


Depuis l'époque de Thomas Edison, l'enveloppe idéale pour les ampoules a toujours semblé être le verre. Il est presque parfaitement transparent, bon marché et son procédé de fabrication est défini. Il est aussi plus ou moins insensible à la chaleur considérable et inutilisée qui est un sous-produit des lampes à incandescence. Cette chaleur perdue qui se traduit par un gaspillage d'électricité est la véritable raison de la disparition progressive des lampes à incandescence, et cette même chaleur est la raison pour laquelle on doit les remplacer régulièrement. Les LED, en revanche, bien qu'un peu plus chères à produire actuellement, compensent largement leur coût initial en termes d'économies d'énergie et de durée de vie. Bien que le verre puisse être utilisé pour les envelopper, les couvrir ou les diriger, le LSR optique est une meilleure solution, pratiquement à tout point de vue. Voici pourquoi :


  • Le LSR optique est presque aussi transparent que le meilleur verre dans les spectres visible et ultraviolet.
  • Il ne jaunit pas et ne perd pas sa transparence en vieillissant ou lorsqu'il est exposé à la chaleur ou aux UV.
  • Il est significativement plus léger que le verre et la plupart des autres plastiques.
  • Le LSR est beaucoup plus flexible que le verre et risque donc moins de se briser. Bien qu'étant suffisamment flexible pour ne pas se casser, il est beaucoup plus rigide que le LSR utilisé pour les moules à pâtisserie souples. Ce matériau a une dureté de 40 à 50 shore A, alors que le LSR optique a une dureté de 70 shore A. (À titre de comparaison les talons de chaussures ont généralement une dureté de l'ordre de 80.) La rigidité du LSR optique est particulièrement précieuse dans les applications telles que les optiques de phares qui peuvent être exposées à toutes sortes de vibrations et de chocs.
  • Par ailleurs, ce matériau ne se raye pas et ne se fissure pas, ce qui contribue à préserver son intégrité physique et ses propriétés optiques. On peut couper une pièce en LSR optique avec une lame de rasoir mais si on la traîne sur le sol ou toute autre surface rugueuse elle s'adaptera probablement au contour de cette surface pendant qu'on la traîne et ne sera pas abîmée.
  • Le LSR conserve sa stabilité optique et mécanique à des températures pouvant atteindre 150°C. Cette propriété est importante car les LED produisent de la chaleur, quoique beaucoup moins que les filaments incandescents.
  • Sa large fourchette de températures de fonctionnement, sa stabilité aux UV et sa flexibilité font du LSR un matériau idéal pour les applications à l'extérieur.
  • La flexibilité du matériau permet aussi aux concepteurs et aux ingénieurs d'associer une lentille avec un joint d'étanchéité afin de réduire les coûts d'assemblage, le contrôle des stocks et les jointures de l'ensemble.
  • À l'état liquide, le LSR optique peut être mélangé à des colorants ou des substances luminescentes afin d'augmenter ses capacités d'éclairage (pas encore disponible chez Proto Labs).
  • Le moulage du LSR est un processus optimisé qui utilise moins d'espace de production et moins d'énergie qu'une installation de fabrication de verre. Ceci permet de produire des prototypes et des petites séries de pièces de production.

Its high operating temperature range, UV stability and flexibility make optical LSR ideal for outdoor applications.

Sa fourchette élevée de températures de fonctionnement, sa stabilité aux UV et sa flexibilité font du LSR optique un matériau idéal pour les applications à l'extérieur.


Outre ses caractéristiques d'amélioration des performances, le LSR optique présente plusieurs propriétés positives qui simplifient la conception et le moulage.


  • Sa faible viscosité lui permet de s'écouler facilement à l'intérieur d'un moule et donc de circuler aisément dans les zones minces et de remplir les petites cavités. Le concepteur dispose donc de plus de liberté pour créer des géométries fines à des fins fonctionnelles ou esthétiques. Il permet de mouler des parois plus minces que celles que l'on peut normalement mouler dans d'autres matières plastiques. Remarque : Sa faible viscosité augmente la probabilité de bavures à l'endroit où les deux moitiés du moule se rejoignent. On peut réduire ce risque en créant des pièces permettant d'avoir des plans de joint nets et plats.
  • Ce matériau refroidit sans créer de retassures significatives ou de contraintes internes et sa stabilité dimensionnelle permet de produire des lentilles très précises. Une probabilité de retassure réduite permet aussi des designs comportant des parois épaisses que n'accepteraient pas d'autres matières plastiques.
  • Ce matériau peut être moulé dans un moule poli sans utiliser un processus de polissage secondaire pour polir individuellement les pièces. On économise ainsi du temps et de l'argent en production. Certains outillages sont compatibles avec les géométries et les états de surface optiques.
  • Du fait de la consistance quelque peu élastique du matériau, certaines formes comportant des petites contre-dépouilles et une légère dépouille négative, qui seraient inacceptables avec un matériau plus rigide, pourront parfois être démoulées sans problème. On peut les traiter comme des contre-dépouilles éjectables ou des inserts amovibles.

En résumé, le LSR optique est un matériau thermodurcissable idéal pour de nombreuses applications optiques. Il n'est surpassé que par le verre pour sa clarté. Il supporte la chaleur à proximité de LED de forte puissance et fonctionne dans une fourchette de températures ambiantes. Le LSR optique est assez flexible pour les utilisations extrêmes, dans l'automobile et à l'extérieur. Il permet également des designs très flexibles, notamment la reproduction précise de géométries fines. Il peut accepter des contre-dépouilles mineures et une légère dépouille négative sans nécessiter de tiroirs, ainsi que des parois épaisses et minces. Les designs réalisés dans ce matériau peuvent souvent intégrer plusieurs pièces ensemble, en combinant par exemple une lentille, une glace transparente et un joint d'étanchéité, ce qui réduit la nomenclature des matériaux pour le produit final. Proto Labs stocke le LSR Dow Corning MS-1002, un matériau élaboré pour mouler des pièces présentant des détails fins destinées à des applications LED.


Proto Labs produit actuellement des pièces en LSR optique, en faibles volumes pour le prototypage, et en volumes plus importants de 5 000+ pièces pour la production marchande. Si vous avez des questions concernant le matériau ou ses applications, veuillez contacter un ingénieur de notre service clientèle par téléphone au +33 (0)4 27 50 29 47 ou par email à customerservice@protolabs.fr


Nous avons beaucoup d'autres ressources à votre disposition sur le moulage du LSR et le secteur de l'éclairage. Téléchargez notre dossier technique gratuit sur les pièces en silicone liquide (LSR), lisez notre étude de cas sur OceanLED ou regardez une brève vidéo sur le parcours d'une pièce, de sa conception à sa production, chez Proto Labs.