Découpage laser de l’asclépiade

J’ai fait des tests en soumettant la fibre d’asclépiade à différentes puissances de mon laser. Ce que je me suis rendu compte, c’est qu’il ne se passe rien en-dessous de 70mW. À cette valeur, lorsqu’un bout de fibre simple est exactement au focus, il commence à brûler. Lorsque la fibre d’asclépiade brûle, elle agit en quelque sorte comme de l’encens à très haute vitesse, prenant environ 1 seconde pour que le tison la parcourt au complet.

La fibre est tellement lisse qu’elle réfléchit la lumière du laser comme un miroir cylindrique avec très peu de distorsion, c’est fascinant et ça provoque divers effets de lumière et d’optique vraiment intéressants. Il faudrait penser si on pourrait l’intégrer dans de l’optique, comme un diffuseur ayant de bonnes propriétés thermiques et acoustiques, je ne sais pas.

Lorsque le laser commence à interagir avec la fibre, on entend un petit bourdonnement, celui de la fréquence du PWM. Je restais à des fréquences aux alentours de 60Hz. Peut-être que je pourrais expérimenter avec d’autres valeurs, pour voir, mais je ne pense pas que cela soit vraiment différent.

En conclusion, le laser est approprié pour faire de la découpe de la fibre, avec les bons paramètres, c’est possible d’éviter de la faire prendre en feu et de produire une coupure nette et propre au travers de toutes les fibres en même temps. Autrement dit, une fois qu’un tissu d’asclépiade sera conçu, on pourra en faire la découpe facilement avec un faisceau laser. Par contre, pour modifier les propriétés de la fibre et ainsi pouvoir la filer, le laser n’a vraiment pas l’air d’être le bon outil. Soit il passe complètement au travers, soit il la laisse intacte. Il faut continuer à chercher d’autres alternatives!

Test du laser sur l’asclépiade

J’ai fait plusieurs tests avec le laser et la bouteille qui essaie de faire une extrusion continue de la fibre d’asclépiade. C’est vraiment un échec. Premièrement, la fibre reste toute coincée avant d’entrer dans la buse, je ne comprends pas comment répéter les résultats que j’obtenais précédemment. Peut-être que l’asclépiade que j’avais utilisé alors avait des fibres plus courtes, je ne sais pas.

Toute la fibre qui arrive à sortir est simplement brûlée par le laser. Il faudrait trouver une façon de pouvoir contrôler la vitesse de sortie, pour que chaque bout soit exposé au laser de manière contrôlée. Bien sûr, je suis capable d’ajuster la puissance du laser avec un PWM pour obtenir n’importe quelle valeur entre 0 et 3W.

Je vais abandonner l’idée de l’alignement par air comprimé, les résultats ne sont pas concluants. Il va falloir trouver une autre méthode plus fiable et plus reproductible.

Sinon, j’ai fait des tests avec un motton d’asclépiade placé dans le faisceau laser. La fibre étant très petite, elle est aussitôt transformée en fumée. Des bouts brûlés se situent en périphérie du trajet du faisceau. Je les ai regardés au microscope, on peut les voir sur les images ci-dessous. Cela semble donner toutes sortes de formes tordues aux fibres, ce qui est bon signe. Il faudrait voir si elles sont tout aussi isolantes. De plus, je ne sais pas à quel point cela les brise, possiblement qu’elles deviennent encore plus fragiles qu’elles ne le sont déjà, se transformant en poussière encore plus facilement.

En conclusion pour cette petite séance de laboratoire, il faut repenser complètement la méthode d’alignement et expérimenter avec différentes puissances de faisceau, de manière reproductible. L’ajout d’une seconde fibre ou d’un liant quelconque est à investiguer.

Assemblage mécanique pour le traitement laser de l’asclépiade

J’ai terminé l’assemblage mécanique de mon laser 3W. L’objectif était de le monter à la verticale, de manière à ce que le faisceau pointe vers le sol, puis de l’aligner sur la sortie de ma buse par laquelle sort la fibre. Pour cela, j’utilise principalement des extrusions d’aluminium. Il y avait plusieurs trous filetés dans le boîtier du laser, dont le diamètre était parfait pour y visser mes vis de 2mm. J’ai donc simplement imprimé en 3D une plaque avec des trous aux bons endroits (3e photo). Un arduino connecté sur l’entrée TTL de la carte de contrôle du laser permet de sélectionner la puissance de sortie du laser. Pour faire l’alignement, j’utilise la puissance la plus basse possible, en deçà du 1mW (non mesuré pour de vrai). Je porte tout de même des lunettes classées OD5 à 450nm en tout temps, les lunettes fournies avec le laser lors de l’achat sont une vraie blague, mais vraiment pas drôle en fait, puisqu’elles ne bloquent (à peu près) rien, elles sont très probablement fausses, mais bon, au prix que m’a coûté le laser, c’est normal. On peut voir sur la 4e photo le faisceau vu par la caméra à cette puissance. Le focus se fait en tournant la petite lentille à la sortie du laser. Sur la 5e photo, c’est le laser lorsqu’il est à pleine puissance (supposément 3W, non mesuré). On peut voir que c’est amplement suffisant pour passer au travers d’une feuille de papier en une fraction de seconde (dernière image). Le tout sera utilisé dans une boîte fermée, pour limiter les risques laser au maximum.

Alignement mécanique des fibres d’asclépiade

J’ai travaillé sur mon prototype pour aligner les fibres aujourd’hui. Il est constitué à partir d’une petite bouteille de limonade. Un compresseur injecte de l’air par une aiguille décentrée dans le bas, ce qui crée un tourbillon. Une buse est située sur le dessus, et la différence de pression ainsi que la vitesse transversale de l’air provoque une aspiration vers l’extérieur. J’ai choisi une taille de sortie d’environ 1 millimètre, afin de donner suffisamment d’espace pour les fibres. Il faut encore trouver le remplissage idéal de la bouteille pour ne pas que les fibres bouchent la sortie. Également, il ne faut pas que les fibres restent trop longtemps à valser à l’intérieur de la bouteille puisqu’elles sont très fragiles et que les chocs peuvent rapidement les transformer en poussière. Il faudrait pouvoir jouer avec la pression, ce qui va être difficile puisque j’utilise un compresseur à pneus, mais pas impossible (notamment en diminuant le voltage d’alimentation). Des essais supplémentaires avec d’autres types de buses devront aussi être faits.

J’ai essayé de séparer les graines en même temps, cela donne des résultats assez moyens puisque à certains moments une graine reste attachée et bouche la sortie. Il faudra donc séparer les graines dans un autre compartiment, probablement au moyen d’un tourbillon puisque cela semble bien fonctionner.

C’est une preuve de concept assez concluante, les fibres à la sortie sont bien alignées dans la même direction, ce que je souhaitais au départ. Bien qu’il reste de l’optimisation à faire (en utilisant la mécanique des fluides entre autres), je vais réserver cette étape pour plus tard, lorsque ma preuve de concept pour le reste du procédé sera terminée. Une dernière chose concernant cette partie : à l’aide d’un capteur à la sortie, on pourrait contrôler la vitesse d’extrusion de la fibre, diminuer la pression en temps réel pour amoindrir l’effet d’éjection et s’assurer que chaque segment de proto-fil soit bien exposé au traitement.