La caractérisation des déformations après report par la technique d'auto-corrélation d’images

Une méthode classique pour mesurer les déformations lors du thermoformage consiste à réaliser une grille régulière à la surface de la plaque polymère puis à évaluer la géométrie du maillage après sa mise en œuvre.

Photo III - 9 : Mesure des déformations à l’aide d’un maillage lors du thermoformage d’un pot [42]

Cette méthode est longue à mettre en place et la résolution des résultats dépend de la finesse de la maille et des déformations à mesurer. Or, nous savons, d’après nos évaluations que nous avons à mesurer de petites déformations, généralement inférieures à 10 %. Cette méthode n’est donc pas adaptée à ce type de mesures.

La méthode du mouchetis, originalement introduite en 1983 [43] et basée sur 0 5 10 15 20 25 30 35 0 200 400 600 800 1000 1200 1400 distance source-image D en mm d is ta n c e s o u rc e -c e n tr e d u v e rr e d e n m m d=10mm d=20mm d=30mm d=0mm -2.00 0.00 +2.00 +4.00 +6.00 -4.00 -6.00 0 5 10 15 20 25 30 35 0 200 400 600 800 1000 1200 1400 distance source-image D en mm d is ta n c e s o u rc e -c e n tr e d u v e rr e d e n m m d=10mm d=20mm d=30mm d=0mm -2.00 0.00 +2.00 +4.00 +6.00 -4.00 -6.00

l’utilisation d’un motif aléatoire (voir figure ci-dessous) obtenu par pulvérisation de fines gouttes de peinture sur la surface à étudier, donne de meilleurs résultats[44] pour ce niveau de déformations.

Les films pixellisés de l’étude sont amenés à être reportés sur des verres ophtalmiques, cela implique que la mesure du champ de déplacements et de déformations doit être réalisée dans l’espace 3D. Pour effectuer ces mesures, deux caméras numériques sont nécessaires et la reconstruction de l’image repose alors sur des techniques développées en vision par ordinateur. Les mesures de l’étude ont été réalisées à l’aide du système commercial ARAMIS 3D.

Figure III-27 : Exemple de motif aléatoire et suivi des déformations

Les analyses permettent d’obtenir le déplacement de chaque point de peinture par rapport à ses voisins et ainsi de remonter à la déformation principale _I qui correspond à l’allongement maximal et à sa direction, à la déformation secondaire II qui est la composante de la déformation suivant une direction orthogonale au tenseur de déformation principal _III correspond quant à elle à l’amincissement ou à l’épaississement et résulte du calcul s’appuyant sur l’hypothèse d’incompressibilité du matériau qui permet d’écrire la relation _I _II _III 0.

Le mouchetis est réalisé sur le film à étudier à partir d’une peinture noire aérosol du commerce. La peinture utilisée est résistante aux hautes températures afin de ne pas dégrader le mouchetis pendant la mise en œuvre du film. Une courte pulvérisation à une trentaine de centimètres est suffisante pour obtenir un mouchetis à la surface du film. Ce film transparent

M

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M

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mouchetis position du point M1 avant mise en œuvre

position du point M1 après report point de repère fixe

moucheté de peinture noire est posé sur une surface plane et blanche de façon à bien faire ressortir les points de peinture. Le mouchetis est alors cartographié dans l’espace à l’aide des deux caméras et enregistré sur ordinateur. Après le report du film une nouvelle mesure est réalisée. La comparaison des deux clichés permet entre autres de remonter aux déformations locales du film ainsi qu’à sa nouvelle géométrie dans l’espace. La Figure III-28 représente typiquement la mesure d’un film moucheté par autocorrélation où l’on peut voir ses déformations avant et après report.

Figure III-28 : Cartographie des mouchetis avant et après report du film sur verre

3.3. le contrôle cosmétique des reports

Outre la caractérisation de la déformation du film après report que nous venons d’expliciter, il convient également d’évaluer dans un premier temps la qualité de ce report en vérifiant la présence ou non de défauts, tels que piégeage de bulles ou de poussières, le déchirement de motifs de structuration et de fonctionnalisation (décollement de parois de cuves, délaminations, rupture par étirement de couches structurales telles que les couches antireflets, etc.…). La présence de ces défauts doit bien évidemment induire des anomalies optiques facilement identifiables et propres à chacun de ces types de défauts (diffusion, …). L’autre critère essentiel sera la bonne tenue de ce report, c'est-à-dire du collage, dans le temps. Cette étude de vieillissement permettra éventuellement d’observer de nouveaux

mouchetis 1 mouchetis 2 cartographie du mouchetis avant report cartographie du mouchetis après report

défauts de collage révélateurs de mécanismes de relaxation de contraintes.

En ce qui concerne la détection des défauts au sortir de l’étape du report, nous avons utilisé trois méthodes de caractérisation :

 la lampe à arc (Photo III-10-a) est un outil de caractérisation optique qui possède une source lumineuse provenant d’une ampoule à vapeur de mercure. Elle permet d’observer par projection sur un écran les défauts engendrés par le report tels que bulles d’air, poussières ou décollement du film ;

 la lampe spot (Photo III-10-c) qui permet le contrôle visuel par transmission de la qualité en termes de diffusion du report ;

 enfin, le microscope optique qui est l’outil le plus adapté à l’observation et à la qualification des défauts ponctuels.

Ces méthodes de caractérisation sont propres à la R&D mais ne sont pas celles utilisées lors de la fabrication du verre car elles ne révèlent pas forcement la sensation du porteur face au défaut. Des contrôles d’inspection cosmétique sont réalisés par quelques personnes particulièrement sensibles et capables de décider de la conformité du verre. Les outils utilisés sont alors la lampe Waldmann sur fond noir pour l’inspection en réflexion des verres et en particulier des couches antireflets, ou le référentiel 17 (Photo III-10-b) lors de l’inspection des verres en transmission.

Photo III-10 : Contrôle cosmétique d’un verre ophtalmique a) lampe à arc b) Référentiel 17 c) spot

b)

a)

4. Conclusion

En nous orientant très tôt vers le principe d'emboutissage pneumatique, principe qui dans le cadre de notre application est original, l'analyse préliminaire de la déformation du film au cours du report dans les procédures existantes nous a beaucoup aidé pour lancer la conception et la mise au point de notre appareillage prototype.

Sur le plan des capacités au sens large de l'outillage, bien que nous nous soyons démarqués des procédures déjà explorées, nous avons pu prendre en compte la plupart des contraintes et exigences du cahier des charges que nous avions établi. Ainsi, les possibilités de dimensionnements tant des films à reporter que des verres hôtes, les gammes de températures nécessaires pour l'assistance au formage, les plages de pressions envisageables pour former des matériaux potentiellement différents en termes de propriétés mécaniques et/ou structurales, ont été définies afin que, dans notre objectif de mise au point, nous puissions explorer des conditions relativement variées. Ceci est primordial dans ce type de projet constituant une rupture technologique et dont certaines caractéristiques sont susceptibles d'évoluer de manière sensible mais pour lesquels on souhaite, dans le même temps, conserver le cadre de certaines conditions industrielles déjà fixées. Ici par exemple, les diamètres et les épaisseurs des lentilles très variables ont imposé le dimensionnement de la chambre, la course des vérins, etc…

L'autre exigence, qu'il était indispensable de satisfaire pour assurer la reproductibilité des processus, était d'aboutir à un ensemble qui puisse être facilement automatisé. Il nous semble que les choix des technologies mis en œuvre nous ont permis d'approcher cet objectif. L'ensemble des travaux et des essais que nous avons conduits grâce à l'outillage que nous venons de décrire vont être maintenant rapportés dans les chapitres suivants.

Chapitre IV

Le support, ou différemment dit l'armature de la structuration en microcuves – constituées de parois en polymère solide mais extrêmement fines – elles-mêmes remplies de matériaux fonctionnels – eux dans la phase liquide ou sous forme de gel – est composée de deux films optiques réalisant le plancher et le capot des microcuves. Le film pixellisé voit donc ainsi sa tenue mécanique essentiellement assurée par la présence de ces deux films structuraux continus dans le plan. Dès lors, il est clair que le thermoformage et la qualité du report d’un tel dispositif sur la surface d’une lentille ophtalmique dépendent essentiellement des propriétés thermomécaniques de ces films.

Dans ce chapitre nous justifierons le choix du PET, et en particulier celui du Melinex 506, pour ses propriétés optiques et mécaniques. L’étude thermomécanique dynamique, avec notamment l’étude du comportement du film de PET sur une large gamme de températures, nous permettra de préciser les caractéristiques rhéologiques de ce polymère et de proposer le modèle comportemental qui sera indispensable pour la conduite de simulations numériques du processus de thermoformage spécifique que nous avons proposé.