17 May Prototipado de materiales difusivos de luz
Miguel Ángel Jiménez
Responsable del Departamento de Prototipos de Andaltec
En éste artículo vamos a conocer las técnicas más utilizadas para trasformar la luz producida por una fuente puntual de iluminación (el filamento de una bombilla, o un LED) en una superficie iluminada de forma continua y uniforme, sin más piezas intermedias que el propio difusor.
Esta técnica, no es precisamente novedosa, pero desde la extensión de uso de los Leds, ha generado una explosión de aplicaciones, que se caracterizan por pretender iluminar una superficie de trabajo, o un objeto, con cierta homogeneidad en la distribución e intensidad de la luz, a la vez de que cuando se mire directamente al dispositivo que produce la iluminación, éste presente un aspecto estético concreto y llamativo.
Excluimos de éste artículo las fuentes de luz difusoras, es decir, aquellas en las que la superficie en sí misma ya es la fuente luminosa. Es el caso de las lámina de OLED o las pantallas pixeladas de dispositivos como teléfonos móviles o televisores último modelo, que consiguen este mimo efecto, pero a un precio, muchísimo mayor.
Existen dos tipos de “técnica de difusión de luz”: Por refracción y por difusión (ver esquemas)
1 REFRACCION Superficie difusa, calculada para tal fin, mediante Microestructurado de superficie
2 DIFUSIÓN MEDIANTE PARTÍCULAS, distribuidas homogéneamente a granel dentro del material 
Es habitual encontrar ambas técnicas de dispersión de luz, cuando se trata de fabricación de dispositivos de iluminación de grandes tiradas en serie ya que la primera resulta de reproducir el microestructurado en el molde que fabrica la pieza difusora, quien repetirá el dibujo en todas y cada una de ellas, y la segunda en la fabricación de la granza de la materia prima con la que se fabrica la pieza, por lo que en ninguno de los casos se requieren filtros o piezas complementarias para conseguir el efecto deseado.
En la opción número 1 (Refracción), gracias al cálculo matemático que sustenta esta tecnología, el control de la luz es mucho más eficiente, pero a la vez es más complejo de reproducir en la pieza o en el molde, ya que requiere de técnicas de mecanizado por arranque de viruta, de alta velocidad de giro de herramienta y centros de mecanizado de mucha precisión, o quizás, como alternativa al mecanizado, eliminar el material mediante técnicas avanzadas con láser de fentosegundo. Porque el éxito consiste en provocar una rugosidad muy pequeña y precisa que se conoce como microestructurado. A pesar de ello, esta técnica es bastante recomendada dentro del sector del automóvil en dispositivos para iluminación de la carretera y, siendo en algunos casos la única, ya que para estos dispositivos, la distribución de la luz no es homogéneamente perfecta en todos los puntos, sino caprichosa según la norma que ha de cumplir. Por esto es mejor opción la técnica de la reflexión, pues asegura un mayor control de la dirección del haz de luz y su repetitividad para la producción en serie. Hasta tal punto que se puede conseguir que el gradiente del paso de la zona de luz a penumbra, en la luz de cruce, sea a gusto del constructor del vehículo para mejorar el confort de la conducción, eso sí, dentro del estrecho rango de valores que le autoriza la reglamentación.
La opción número 2 (Partículas difusoras) es más aleatoria que la primera, de ahí el efecto difusor, y también es repetitiva en la producción en serie, siempre que se usen materiales homologados como difusores, diseñados para conseguir justamente este efecto. Siguiendo con el ejemplo de aplicación en el mundo del automóvil, es quizás más recomendada para aplicaciones de señalización (para “ser vistos”, no para “ver”) debido a que el material en suspensión reduce mucho la transmitancia por causa de la retro reflexión y la absorción de luz por las partículas en suspensión. Esta técnica encuentra un gran campo de aplicación en el ámbito de la decoración e iluminación de interiores, porque los interioristas pretenden no sólo que se pueda “ver” con la luz que emite el dispositivo, sino que además crear un ambiente concreto y hasta personalizado, y que el dispositivo ya esté apagado o iluminado, forme parte de la decoración del habitáculo.
Como hemos visto, cada técnica presenta sus ventajas y sus dificultades; allí donde es matemáticamente preciso el efecto difusivo, el proceso de reproducción en el molde o en la pieza es complejo; mientras que allí donde el cálculo óptico y fabricación es casi trivial, el efecto difusivo, tiene muy limitados los grados de libertad del efecto a conseguir, en el diseño.
Una vez que los dispositivos ópticos ya están fabricados, y se ha sufrido el costoso periodo de diseño y fabricación de los moldes, el fabricante espera que se cumplan las especificaciones del cliente, pues de lo contrario habrá perdido el dinero invertido en moldes y probablemente la oportunidad de negocio. Para evitar llegar a este punto, y como recurso de mejora competitiva, Andaltec ha invertido en técnicas de Prototipado rápido, tanto en el caso de difusión por refacción como de difusión mediante partículas, que permiten validar la función óptica, y el efecto que se pretende antes de incurrir en grandes inversiones para la pieza de serie, bien mecanizando el microestructurado directamente sobre pieza con la rugosidad matemática calculada en la superficie, que una vez validada se reproduciría sobre el molde con la certeza de que todo va a salir como se espera, o bien mediante resinas diseñadas expresamente por Andaltec y que consiguen valores de transmitancia bastante similares a los materiales homologados para la inyección de termoplásticos cómo plexiglás satinice 8N … en sus diferentes grados DF23 y DF21, o algunos makrolon de la serie 2407. Resinas que permiten obtener piezas por métodos alternativos a la inyección de moldes, tal como exigen los materiales difusores homologados.
Andaltec es, en la actualidad, la única entidad en el mundo capaz de llevar a cabo estas innovadoras técnicas de prototipado, según las características descritas en el artículo, que como decimos, no requiere en ninguno de los casos, de la fabricación del molde definitivo, ni si quiera en materiales blandos como el aluminio.
Aplicaciones en el mercado donde encontrar estas tecnologías ya existen, y aportan efectos muy llamativos, con mayor o menor éxito estético, pero sin duda se espera que continúen surgiendo nuevas aplicaciones, hoy inusuales, gracias a la libertad de efectos estético que aporta al diseño industrial, ayudado del el efecto multiplicador que introduce la innovación en el tipo de fuentes de iluminación que aporta efectos como el color, la variación de intensidad de luz y la sincronía de encendidos.
Ejemplos de Iluminación: Mobiliario, Expositores. Iluminación ambiental. Iluminación frontal del automóvil, Decoración de techos.
Ejemplos de Señalización: (más extendida) En el hogar: Salón estar, jardín, Cocina, Zonas de paso. Hoteles y su decoración interior / exterior, Cuarto de baño compactos (pedestales de ducha, salpicaduras). Señales de tráfico, interior de vehículos, pilotos traseros, Luminarias en edificios públicos. Fachadas de edificios, señaléctica…