Un nouveau procédé de fabrication a été développé par des chercheurs de l'Institut Fraunhofer de mécanique des matériaux (IWM) : il s'applique à des matériaux fragiles et permettrait d'effectuer des coupes de façon plus économique tout en produisant des arêtes de qualité supérieure. Ce projet a été soutenu par le Ministère fédéral de l'enseignement et de la recherche (BMBF).
Le verre, par exemple, est un matériau fragile offrant diverses applications possibles. Une des clés pour obtenir un produit de qualité à base de verre est d'en maîtriser les procédés de fabrication, en particulier la coupe. Le procédé traditionnel de coupe utilisé pour une tranche de verre repose sur l'utilisation d'une petite roue qui trace une ligne sur cette tranche. Une contrainte est ensuite appliquée le long de cette ligne jusqu'à obtention de la rupture. Cette méthode fait apparaître des éclats de verre, qui eux-mêmes engendrent des microfissures dans le matériau, défauts qui doivent ensuite être éliminés par meulage et par polissage. Toutefois, des contraintes internes subsistent dans le matériau, qui diminuent sa dureté [1]. Ce procédé implique donc des dépenses importantes et restreint les choix en termes de forme. De ce fait, les chercheurs ont voulu trouver une nouvelle méthode.
Le procédé développé par Dr. Rainer Kübler et son équipe de l'IWM a obtenu le prix Joseph-von-Fraunhofer 2008. Dotée de 20.000 euros, cette récompense est attribuée chaque année aux chercheurs de la société Fraunhofer qui ont su établir des projets innovants et applicables. Leur innovation réside dans l'utilisation d'un rayon laser et d'un jeu de températures. Dr. Kübler raconte : "nous utilisons un rayon laser de CO2 pour chauffer le verre le long de la ligne de séparation souhaitée sans l'endommager". Cette phase est suivie d'un refroidissement par chocs du matériau : un jet réfrigérant refroidit le matériau localement juste après le passage du rayon laser. Cette différence de température provoque un champ de tension qui engendre la fissure. Des simulations numériques ont permis de contrôler le matériau en premier lieu et plus particulièrement la fissure. "Notre procédé permet de créer une arête d'une qualité extrêmement élevée", continue Dr. Kübler en soulignant que "arêtes lisses et sans défauts" sont synonymes de "verre plus stable". En effet, la dureté des arêtes détermine inévitablement la dureté de toute la tranche de verre.
Moins une arête possède de défauts, plus l'épaisseur de la tranche peut être réduite sans pour autant perdre en dureté. De de fait, le procédé présente d'intéressantes perspectives d'application dans l'architecture. L'entreprise Grenzebach, partenaire de l'IWM lors du projet, est un acteur mondial de la technologie du verre, ce qui aidera le procédé à obtenir une reconnaissance mondiale.
