Een nieuw proces om speciale optische vezels te fabriceren dat veel eenvoudiger is, sneller en goedkoper dan de conventionele methode is ontwikkeld door Cristiano Cordeiro, een onderzoeker en professor aan het Physics Institute van de Universiteit van Campinas (IFGW-Unicamp) in de staat São Paulo, Brazilië. Cordeiro creëerde de innovatie tijdens een onderzoeksstage aan de Universiteit van Adelaide in Australië, ondersteund door een beurs van São Paulo Research Foundation-FAPESP en door een partnerschap met zijn gastheer, Heike Ebendorff-Heidepriem. Een artikel ondertekend door hen en een derde medewerker is gepubliceerd in Wetenschappelijke rapporten .

"Het conventionele proces vereist zeer grote en dure machines en duurt bijna een week. Ons proces kan worden voltooid met op een bank gemonteerde apparatuur die minstens 100 keer goedkoper is en minder dan een uur duurt van grondstof tot eindproduct. Het zal veel meer mogelijk maken onderzoekers en laboratoria om hun eigen glasvezel te produceren, ' vertelde Cordeiro.

De procedure lijkt ruwweg op de extrusiemethode die wordt gebruikt om pasta te produceren:er wordt druk uitgeoefend op een ductiel materiaal om het door een matrijs te persen, het produceren van vezels met de juiste binnenstructuur. "Natuurlijk, dit alles gebeurt met veel meer nauwkeurigheid en precisie, ' zei Cordeiro.

Wereldwijd worden honderden miljoenen kilometers glasvezel geïnstalleerd, en de hoeveelheid data die ze transporteren verdubbelt ongeveer elke twee jaar. Ze worden niet alleen gebruikt in de telecommunicatie, maar ook voor teledetectie om de temperatuur te bewaken, mechanische spanning, hydrostatische druk, of vloeistofstroom, tussen vele andere parameters.

Dankzij hun kracht en dunheid zijn ze effectief in vijandige omgevingen en moeilijk bereikbare locaties.

Deze kenmerken helpen het belang van innovatieve fabricageprocessen te verklaren. "Het conventionele proces heeft verschillende fasen en vereist zeer complexe apparatuur, zoals een vezeltrektoren, Cordeiro zei. "Eerst wordt een preform geproduceerd, een gigantische versie van de vezel met een diameter tussen 2 cm en 10 cm. Deze constructie wordt door de toren op een zeer gecontroleerde manier verwarmd en getrokken. De massa blijft behouden en de diameter neemt af naarmate de lengte toeneemt. Onze werkwijze vereenvoudigt het proces tegen enorm gereduceerde kosten. Het apparaat dat we hebben ontworpen, voert een enkel continu proces uit, beginnend met polymeerpellets en eindigend met de afgewerkte vezel."

De procedure kan worden gebruikt om niet alleen volledig massieve vezels te fabriceren, waarin licht wordt doorgelaten via een kern met een hogere brekingsindex, maar ook microgestructureerde vezels met een reeks longitudinale gaten, wat de controle van optische eigenschappen verbetert en de functionaliteit verhoogt, inclusief de mogelijkheid om licht met een laag energieverlies in een luchtkanaal te geleiden. Om de microstructuren te maken, de onderzoekers gebruikten titanium matrijzen met geschikte ontwerpen.

"Om de fabricage van speciale optische vezels te vereenvoudigen, we hebben apparatuur en technieken ingezet die betaalbaarder en toegankelijker worden dankzij de popularisering van 3D-printen, Cordeiro zei. "De enige vereiste machine is een compacte horizontale extruder, vergelijkbaar met het apparaat dat wordt gebruikt om filament te produceren voor 3D-printers. Het is ongeveer zo groot als een magnetron en is veel goedkoper dan een trektoren. De titanium matrijs met vaste delen en gaten is gekoppeld aan de uitgang van de extruder."

Dankzij de ingewikkelde innerlijke structuur van de vezel, de onderzoekers produceerden de matrijzen door additieve fabricage met behulp van geschikte 3D-printers. Gespecialiseerde bedrijven kunnen additieve fabricagediensten leveren, dus het enige apparaat dat nodig is om de vezel te produceren, is de horizontale extruder.