• Home
  • Features
  • Design and manufacture of lenses for LED plastic headlights instead of glass

Design and manufacture of lenses for LED plastic headlights instead of glass

Design and manufacture of lenses for LED plastic headlights instead of glass

Increasingly, our streets are illuminated by middle and upper class cars, trucks and, last but not least, street lighting with LED technology. Due to the fact that LEDs generate less heat than conventional light bulbs, there is an opportunity to replace the glass that has been used as the main material for the production of lenses with lighter and cheaper lenses made of translucent plastic.

Výrobní procesy pro špičkové optické díly, např. silnostěnné čočky, s novými vlastnostmi a funkcemi, jako jsou například regulovatelné rozložení světla, stálost barev a antireflexní povlak, musí být neustále zlepšovány a v některých případech musí být i kompletně přepracovány. Kromě maximální přesnosti závisí plastová optika na hospodárnosti a masové prodejnosti celého procesu. Již nyní jsou některé čočky v LED světlometech u osobních vozů vyrobeny z plastu a v budoucnu budou moci výrobci automobilů instalovat světlomety s lehčími a levnějšími čočkami vyrobenými z plastu, které splňují stejné optické požadavky a vysoké vizuální standardy jako čočky vyrobené ze skla. K tomuto závěru, v rámci projektu Optisys, vypsaného a financovaného Spolkovým ministerstvem školství a výzkumu (Bundesministerium für Bildung und Forschung), dospěly firmy Simcon, KraussMaffei, Hella a Fraunhofer, které byly hlavními partnery tohoto projektu. Společně vyvinuly způsob výroby vícevrstvých plastových čoček pro LED světlomety s možností využití simulace vstřikovacího procesu, která přináší ulehčení konstrukce čočky a možnost její optimalizace již ve fázi tvorby nových silnostěnných čoček, nejen pro LED světlomety, vyráběných technologií vícekrokového vstřikování.

Plasty Gabriel 
Full-LED světlomety s funkcí proti oslňování, Mercedes E-Class, zdroj: Hella.com 

 

Mikrostruktura na povrchu čočky

Jedním z klíčových bodů projektu Optisys bylo také zjištění, jak mikrostruktura na povrchu čočky, založená na principu Fresnelovy čočky, může zlepšit rozptyl vyzařovaného světla a současně snížit velikost a objem čočky. Přenesení požadované struktury na povrch vstřikovaného dílu je zajištěno pomocí přesného obrábění diamantovými řeznými nástroji, které tuto strukturu vytvoří přímo na povrchu tvarové vložky. V průběhu výzkumného projektu Optisys provedla firma Simcon simulaci takovýchto mikrostruktur na povrchu dílu poprvé a speciálně pro projekt Optisys přišla s možností, jak tyto mikrostruktury modelovat. V současné době firma Simcon nabízí tento druh simulace jako službu a v blízké době bude tato funkce také integrována přímo do simulačního programu firmy Simcon, do programu Cadmould.

Plasty Gabriel 
Čočka pro LED světlomety v polarizovaném světle, zdroj: Fraunhofer.de  

 

Vysoká optická kvalita čoček pomocí vícekrokového vstřikování

Vysoké optické kvality čoček je dosaženo mimo jiné i díky simulaci a implementaci vícevrstvé struktury složené z různých materiálů, jako jsou PMMA a PMMI a také speciální povrchovou úpravou. Při vývoji vícekrokového vstřikovacího procesu pro velmi silnostěnné čočky s volným tvarem firma SIMCON použila nejen simulační program CADMOULD, ale také automatizované plánování statistických testů, experimentů, pomocí optimalizačního systému Varimos, který je plně integrován do programu CADMOULD a využívá jeho rychlost a přesnost k rychlému zjištění a posouzení vlivu velkého množství zadaných procesních a geometrických, konstrukčních, proměnných na kvalitu dílu. Výsledky jednotlivých experimentů poté analyzuje a vypočítá optimální parametry pro geometrii, konstrukci, dílu a procesní, výrobní, parametry. „Umělá inteligence integrovaná ve VARIMOSu tak automaticky prozkoumá a zjistí vliv různých parametrů, konstrukčních i procesních, jako je tloušťka jednotlivých vrstev, umístění vtoků, teploty vstřikování, vstřikovací tlaky a dalších optimalizovaných parametrů na kvalitu vyráběného dílu. Poté, na základě toho, co se naučila z výsledků DOE výpočtů, vypočítá optimální řešení,“ vysvětluje Max Mades, projektový manažer společnosti SIMCON.

Plasty Gabriel 
Rozložení teplot uvnitř jednotlivých vrstev během plnění třetí vrstvy (pohled v řezu), zdroj: Simcon.de 



Účastí ve výzkumném projektu Optisys, který byl financován Spolkovým ministerstvem školství a výzkumu (BMBF), firma Simcon, přední výrobce simulačních programů pro analýzu technologie vstřikování plastů, rozšířila možnosti svého simulačního programu CADMOULD o simulaci mikrostruktur na povrchu plastových dílů. Mezi další účastníky projektu Optisys, se kterými firma Simcon úzce spolupracovala, patří přední světový dodavatel světlometů pro automobily a světelných systémů, firma Hella GmbH & Co. KGaA, dále firma KraussMaffei Group GmbH, globální dodavatel strojů a zařízení pro výrobu a zpracování plastů, jakož i další průmysloví partneři a v neposlední řadě také Fraunhofer-Institut für Werkstoffmechanik IWM, který vyvíjí, zkoumá a ověřuje nové materiály a výrobní procesy, dále zkoumá materiální změny v procesech a dílech a především vyvíjí řešení pro optimalizované využití materiálových vlastností ke zlepšení spolehlivosti, životnosti a bezpečnosti vyráběného dílu.

  • autor:
  • Plasty Gabriel s.r.o.
  • Plasty Gabriel s.r.o.

    Plasty Gabriel s.r.o.

    Plastic injection, plastic injection analysis, software Cadmould for analysis and optimization of plastic injection, plastic injection simulation.



You might also be interested



 

Latest Classifieds

Upcoming Events

Branch Dictionary