Lavieja Belanche, Cristian
Peña Latorre, jose Ignacio (dir.) ; Oriol Langa, Luis (dir.)
Universidad de Zaragoza,
2018
Abstract: El uso de la tecnología láser está ampliamente extendido en sectores tan diferentes como el aeroespacial, la automoción, la industria maderera o la electrónica de precisión. Sus aplicaciones cubren un rango muy diverso de materiales, desde la soldadura o el corte de metales, al tratamiento superficial de plásticos o el curado de pinturas y tintas. Los procesos mediante radiación láser presentan ventajas tales como una alta coherencia y una elevada monocromaticidad. La alta densidad de energía y direccionalidad alcanzada con el láser permiten focalizar el tratamiento sobre el material con una resolución espacial mejor que 100 mm. Así mismo, se trata de una tecnología sin contacto por lo que permite evitar vibraciones además de que mediante el control numérico remoto se obtiene una gran flexibilidad durante el procesado. Sin embargo, presenta algunas desventajas a tener en cuenta, como el alto coste del equipo y el posible daño no deseado en el material.
Tradicionalmente, la decoración estética de los polímeros, en concreto de aquellos usados en la gama blanca de los electrodomésticos, se ha realizado empleado técnicas como la tampografía o la estampación. Estas técnicas presentan ventajas tales como la posibilidad de usar múltiples colores o la durabilidad de la impresión. Sin embargo, adolecen de flexibilidad tanto en el proceso de impresión, donde cambiar de diseño conlleva cambiar el patrón de impresión, como en el proceso productivo, ya que es necesario un tiempo de curado de la tinta. Ambos inconvenientes dificultan notablemente la integración total del proceso de decoración en la línea de montaje.
Así pues, en esta tesis se propone el estudio del marcado láser como alternativa a las técnicas tradicionales de decoración estética. En particular, se aborda un caso específico como es la decoración de las piezas plásticas estéticas de loselectrodomésticos fabricados por la compañía BSH electrodomésticos. Estos componentes se fabrican principalmente empleando el termoplástico ABS (Acrilonitrilo-Butadieno-Estireno).
Así pues, se propone como primer objetivo de esta tesis:
- Estudiar el tratamiento laser del ABS produciendo marcas estéticas de alta calidad. Durante este estudio se realizará la caracterización física y química de las marcas con el objetivo de optimizar el proceso de marcado. Del mismo modo, empleando las posibilidades que ofrece el láser como herramienta en el procesado de materiales, se plantea el siguiente objetivo:
- Producir marcas funcionales de tal modo que se afecte a la mojabilidad del material tratando de conseguir comportamientos superhidrófobos y superhidrófilos. El control de esta propiedad es interesante para futuras aplicaciones como serían por ejemplo la limpieza de superficies o favorecer la actividad biocida. Mediante la alteración controlada de la topografía superficial del material a partir de micro-estructuración láser se busca conseguir estas propiedades.
Finalmente y como parte de un estudio preliminar, se amplía el marcado estético láser con el objetivo de conseguir marcas más allá de la escala de grises, tratando de obtener una gama amplia de colores. Para ello se emplearán tres técnicas diferentes: aditivos químicos especialmente preparados para interaccionar con el láser produciendo cambio de color, procesos interferométricos de dos haces láser y reestructuración láser de superficies que presenten resonancias plasmónicas centradas en el espectro óptico visible.
Abstract (other lang.):
Tradicionalmente, la decoración estética de los polímeros, en concreto de aquellos usados en la gama blanca de los electrodomésticos, se ha realizado empleado técnicas como la tampografía o la estampación. Estas técnicas presentan ventajas tales como la posibilidad de usar múltiples colores o la durabilidad de la impresión. Sin embargo, adolecen de flexibilidad tanto en el proceso de impresión, donde cambiar de diseño conlleva cambiar el patrón de impresión, como en el proceso productivo, ya que es necesario un tiempo de curado de la tinta. Ambos inconvenientes dificultan notablemente la integración total del proceso de decoración en la línea de montaje.
Así pues, en esta tesis se propone el estudio del marcado láser como alternativa a las técnicas tradicionales de decoración estética. En particular, se aborda un caso específico como es la decoración de las piezas plásticas estéticas de loselectrodomésticos fabricados por la compañía BSH electrodomésticos. Estos componentes se fabrican principalmente empleando el termoplástico ABS (Acrilonitrilo-Butadieno-Estireno).
Así pues, se propone como primer objetivo de esta tesis:
- Estudiar el tratamiento laser del ABS produciendo marcas estéticas de alta calidad. Durante este estudio se realizará la caracterización física y química de las marcas con el objetivo de optimizar el proceso de marcado. Del mismo modo, empleando las posibilidades que ofrece el láser como herramienta en el procesado de materiales, se plantea el siguiente objetivo:
- Producir marcas funcionales de tal modo que se afecte a la mojabilidad del material tratando de conseguir comportamientos superhidrófobos y superhidrófilos. El control de esta propiedad es interesante para futuras aplicaciones como serían por ejemplo la limpieza de superficies o favorecer la actividad biocida. Mediante la alteración controlada de la topografía superficial del material a partir de micro-estructuración láser se busca conseguir estas propiedades.
Finalmente y como parte de un estudio preliminar, se amplía el marcado estético láser con el objetivo de conseguir marcas más allá de la escala de grises, tratando de obtener una gama amplia de colores. Para ello se emplearán tres técnicas diferentes: aditivos químicos especialmente preparados para interaccionar con el láser produciendo cambio de color, procesos interferométricos de dos haces láser y reestructuración láser de superficies que presenten resonancias plasmónicas centradas en el espectro óptico visible.
Abstract (other lang.):
Pal. clave: tecnología láser
Titulación: Programa de Doctorado en Física
Plan(es): Plan 488
Department: Instituto Universitario de Ciencia de Materiales de Aragón (ICMA)
Nota: Presentado: 25 05 2018
Nota: Tesis-Univ. Zaragoza,Instituto Universitario de Ciencia de Materiales de Aragón (ICMA), 2018
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