Optiques en plastique: guide d’achat
Quand on parle de composants optiques on pense plus naturellement aux composants en verre optique, cependant ces dernières années les composants optiques en polymères sont de plus en plus utilisés sans que nous le remarquions nécessairement. Les composants optiques en plastique peuvent également être mélangé à des composants en verre dans des assemblages d’objectifs, comme par exemple ceux des téléphones mobiles.
Dans ce guide, vous retrouverez tous les détails pour un bon achat de composants optiques en plastique.
Pourquoi utiliser le plastique pour des optiques ?
Il y a beaucoup de raisons, pour lesquelles un designer optique peut choisir des optiques en plastique plutôt qu’en verre optique:
- Le plastique est en général bien moins cher que le verre
- L’injection plastique est un process à grande répétitivité, ce qui en fait un process très compétitif pour des grandes séries, d’autant plus qu’un seul moule peut être réalisé avec plusieurs cavités.
- Les polymères sont plus léger que le verre, par un ratio de 2 à 5
- Les lentilles asphériques ne sont pas chères à produire que les lentilles sphériques.
- Les formes complexes, incluant les montures mécaniques peuvent être incluent dans le design des pièces et donc injectées directement.
- Les composants optiques en plastique peuvent être également avec un traitement de surface, un traitement Anti-reflet pour améliorer la transmission ou un traitement réflectif pour réaliser des miroirs optiques.
Grappe de lentilles plastique et cavités d’injection
Quelle résine polymère utiliser ?
Même si le choix de polymères optique n’est pas aussi large que celui des verres optiques, notamment sur l’étendue du champs d’index de réfraction, il y a tout de même différentes matières à considérer. Ci-dessous un tableau récapitulatif des résines thermoformables les plus courantes dans la réalisation d’optiques en plastique :
| Polymère | indice de refraction | transmission | T° d’utilisation | densité | Absorption d’eau | Commentaires |
|---|---|---|---|---|---|---|
| PMMA (Acrylique) | 1,49 | 92% | 85°C | 1,18g/cm3 | 0,3 | Bonne transparence et bonne stabilité mécanique |
| PC (Lexan, Makrolon) | 1,59 | 89% | 120°C | 1,25g/cm3 | 0,2 | Forte résistance aux impacts, plus cher que le PMMA |
| Polystyrènes | 1,59 | 88% | 75°C | 1,05g/cm3 | 0,1 | Matière optique la moins chère, dureté plus basse |
| COP Cyclo Olefin Polymer (Zeonex, Zeonor) | 1,53 | 92% | 135°C | 1,02g/cm3 | very low | Faibe birefringence, faible absorption d’eau |
| Polyester | 1,61 | 90% | 125°C | 1,22g/cm3 | 0,15 | Haut index, matière chère |
Il est important de noter que l’indice de réfraction des plastiques se réduit avec l’augmentation de la température, il en découle que les qualité optiques d’une lentille plastique sont moins stable que celles en verre dans un environnement avec des variations de température.
Tous les plastiques ci-dessus sont principalement limités en transmission sur le visible et le proche infrarouge. Il existe des polymère spécifiques avec une meilleure transmission sur le proche UV, néanmoins les polymères vieillissent rapidement en présence de rayons UV.
Contraintes de design et de fabrication.
Les composants optiques en plastique peuvent être fabriqués soit par usinage (CNC ou usinage à pointe diamantée) ou injectées. En dehors des besoins en prototypes, l’intérêt principal des optiques en plastique vient de l’injection plastique, nous allons donc nous concentrer sur ce process.
L’injection plastique est effectuée par l’injection à haute pression (autour de 100T) de particules de plastiques fondues dans un moule. La matière va être tenue en pression dans le moule pendant quelques dizaines de secondes, puis refroidie et éjectée après ouverture du moule.
Le design de composants optiques pour l’injection plastique doit prendre en compte les contraintes suivantes :
- Les composants doivent inclure un angle de dépouille, cela afin de faciliter le démoulage des pièces. Si ces angles de dépouille sont manquants, les pièces peuvent être déformées lors du démoulage.
- Les polymères se rétractent quand il refroidissent, donc les pièces injectée sont un peu plus petites que les dimensions des cavités du moule.
- Le plus la pièce est épaisse, le plus long elle prendra à être injectée et le plus onéreuse elle sera.
- Les pièces avec de fortes différences d’épaisseur sont plus difficiles à injecter, les différences d’épaisseur pouvant créer des retassures.
- La bonne qualité de la surface sur les bords, n’est pas facilement contrôlable.
Où acheter des composants optiques en plastique ?
Le moulage de lentilles plastiques ou de prismes plastiques suppose une expérience dans la qualité optique des pièces. Les points clés étant la capacité de designer et de fabriquer des cavités avec un état de surface poli très fin, ne pas avoir de pollution dans les chemins d’injection (pas de matière non optique restant d’une précédente injection) et un bon contrôle de la pression d’injection et de la durée de tenue en pression.
Il est donc recommandé de travailler avec des spécialistes de l’injection plastique de composants optiques, ils sont en outre souvent capable de fabriquer des prototype avec de l’usinage à pointe diamantée.
N’hésitez pas à contacter SINOPTIX pour toute demande sur de l’injection de lentilles plastiques.
