La manière intelligente de graver en 3D des cristaux Bubblegram au laser
Si vous apprenez à graver des cristaux en 3D au laser, la méthode la plus fiable consiste à utiliser un laser UV, une préparation soignée et un flux de travail méthodique. Un bubblegram se forme lorsque des impulsions fortement focalisées créent de minuscules points à l’intérieur du verre ou du cristal. Des milliers de ces points s’alignent en trois dimensions pour construire une image en suspension.
Comment la gravure 3D en sous-surface crée un bubblegram
Pendant la gravure en sous-surface, des impulsions courtes ou ultrarapides sont focalisées sur des coordonnées précises à l’intérieur du cristal. À chaque coordonnée, la lumière modifie la structure locale, créant un point lumineux qui dévie la lumière différemment du matériau environnant. Les recherches en optique montrent que les impulsions femtosecondes peuvent produire des micro-modifications et des micro-cavités tout en laissant la surface intacte, ce qui permet d’obtenir des points internes nets.
Ce phénomène est résumé dans l’explication de la SPIE sur la micromachination des matériaux transparents avec des lasers ultrarapides, et les seuils d’énergie ainsi que les fenêtres de procédé pour les milieux transparents sont décrits dans la revue Optical Materials Express d’Optica.
Pourquoi un laser UV est le choix le plus pratique
Les longueurs d’onde UV interagissent efficacement avec le verre et déposent l’énergie dans un volume très réduit, ce qui permet aux zones avoisinantes de rester froides et nettes.
Les machines CO₂ agissent principalement en surface et ont souvent tendance à givrer ou ébrécher l’extérieur.
Les lasers fibre excellent sur les métaux et certains plastiques, mais pas pour la gravure en sous-surface du verre.
Pour les travaux de subsurface sur bureau, le laser UV offre des points internes plus propres et une configuration plus conviviale. Si vous découvrez cette catégorie, “UV laser 101” explique en quoi le laser UV diffère des modèles CO₂ et diode, et les différentes classes de machines sont comparées dans le “guide d’achat CO₂ vs diode vs UV”.
Guide étape par étape pour graver un cristal en 3D
ÉTAPE 1. Préparation
Outils et matériaux
- Graveur laser UV compatible avec la gravure en sous-surface
- Bloc(s) en cristal ou en verre optique conçus pour le marquage interne
- Un maintien rigide qui soutient le bloc de manière uniforme
- Ordinateur de conception équipé d’un logiciel de gravure 3D et de l’application de contrôle
- Kit de nettoyage pour lentilles, lingettes non pelucheuses et nettoyant pour verre
- Support rotatif ou dispositif multi-axes optionnel pour les cylindres ou les sphères
Fichiers de conception
Utilisez un modèle 3D étanche (watertight) ou une carte de profondeur. Convertissez le modèle en un nuage de points où chaque point possède des coordonnées X, Y, Z ainsi que des données d’impulsion. Gardez des sujets aux formes marquées : les filigranes fins et les traits très délicats peuvent disparaître lorsque la densité de points est faible.
Préparation de l’illustration
- Simplifiez les petits détails qui ne seront pas visibles à la taille souhaitée.
- Épaississez les éléments très fins afin que plusieurs points puissent les capturer.
- Choisissez un espacement des points qui équilibre netteté et temps d’exécution. Les pièces plus grandes bénéficient d’un espacement plus serré.
ÉTAPE 2. Calibration et alignement
Placez le cristal à plat et bien aligné par rapport au faisceau à l’aide de cales ou d’un tapis en silicone. Positionnez l’origine au coin supérieur. Vérifiez que l’axe Z augmente vers le bas, à l’intérieur du bloc. Testez la répétabilité sur une cible d’essai afin de vous assurer que vos coordonnées correspondent bien aux points attendus. Un alignement précis évite les volumes déformés et les contours flous.
ÉTAPE 3. Réglage de la mise au point
Commencez un à deux millimètres sous la surface pour protéger l’extérieur. Effectuez une courte variation en Z à faible énergie et notez la position qui donne le point le plus petit et le plus lumineux. Enregistrez ce décalage de focalisation pour le type de verre et l’objectif utilisés.
ÉTAPE 4. Test
Gravez un petit cube de calibration à l’intérieur du cristal. Une taille de 10 x 10 x 10 millimètres suffit amplement. Conservez le même espacement des points que pour votre projet final. Variez l’énergie des impulsions par lignes et la durée des impulsions par colonnes. Inspectez le résultat sous plusieurs angles. Les points réussis sont lumineux, ronds et aux contours nets. La surface doit rester impeccable.
ÉTAPE 5. Exécution
Chargez le nuage de points complet. Gravez d’abord des couches superficielles, puis progressez en profondeur. Cet ordre limite l’énergie traversant des zones déjà sollicitées. Gardez le bloc proche de la température ambiante et faites une pause s’il commence à chauffer. Nettoyez régulièrement les optiques, car le voile dû au rétro-éparpillement adoucit les points. Si vous prévoyez d’augmenter la production, envisagez un caisson et une filtration pour stabiliser les résultats et maintenir un espace de travail propre ; les options sont présentées dans la gamme de produits xTool.
ÉTAPE 6. Refroidissement
Laissez le cristal reposer en place pendant dix à quinze minutes. Une manipulation trop rapide peut provoquer un choc thermique dans certains types de verre. Une fois refroidi, nettoyez les faces avec un chiffon non pelucheux. Présentez-le sur un socle noir ou éclairé afin de faire ressortir les points internes.
Common Problems and Practical Fixes
Fissures internes
Les fissures proviennent généralement d’une énergie trop élevée, d’un espacement trop serré ou de points placés trop près du bord. Réduisez l’énergie des impulsions ou raccourcissez leur durée, augmentez légèrement l’espacement, commencez plus profondément à l’intérieur du bloc, et ajoutez de courtes pauses entre les couches profondes.
Points inégaux ou flous
Des points flous indiquent une erreur de mise au point ou des optiques sales. Refaites rapidement une variation en Z, nettoyez la lentille et la fenêtre de protection, et ralentissez un peu si le temps de pose est trop court.
Conseils pour améliorer la qualité
Tests par lot
Conservez des chutes de chaque lot de matériau. Gravez une petite série de points et enregistrez l’énergie d’impulsion, la durée et l’espacement qui produisent les points les plus lumineux et ronds. Sauvegardez ces réglages en tant que préréglages identifiés par lot afin de démarrer les travaux répétés avec des paramètres éprouvés.
Post-traitement
La clarté dépend autant de l’extérieur que de l’intérieur. Nettoyez chaque face, évitez les empreintes digitales et utilisez un socle sombre ou miroir. Pour les photos, privilégiez un éclairage hors axe afin que les points scintillent plutôt que de provoquer des reflets.
Choix de conception
Les sujets à fort contraste sont les plus lisibles dans un nuage de points. Les logos, silhouettes, animaux, véhicules et portraits stylisés fonctionnent bien. Les dégradés fins nécessitent une densité élevée. Si le temps est limité, privilégiez les contours nets et les bords bien définis.
Conclusion
Vous savez maintenant comment graver en 3D des cristaux au laser UV. Commencez par un cube de test, obtenez des points lumineux et ronds, puis gravez le modèle complet couche par couche. Gardez l’extérieur impeccable et présentez le bubblegram fini sur un socle sombre ou éclairé pour un impact maximal.
Pour toute autre question, rejoignez notre communauté pour trouver l’inspiration !
