La tecnología de estampado en caliente es una vía eficaz para lograr una fabricación ecológica y de bajo costo de componentes microópticos de vidrio de alto rendimiento, pero debido al largo ciclo de calentamiento y enfriamiento y a la baja uniformidad de la temperatura, la eficiencia de fabricación y la calidad del moldeo están limitadas. Por lo tanto, es necesario desarrollar un módulo de calentamiento rápido y uniforme de alta temperatura para lograr un moldeado eficiente y de alta calidad mediante estampado térmico en caliente. Primero, basado en una placa de calentamiento de cerámica de nitruro de silicio, se diseñó y fabricó el módulo de calentamiento, se construyó la plataforma de prueba de calentamiento y se logró la monitorización en tiempo real de la distribución de temperatura en la superficie del módulo; luego, se realizó una prueba repetida de calentamiento a voltaje constante para evaluar la fiabilidad de los resultados experimentales; a continuación, se estableció y corrigió un modelo de simulación por elementos finitos del calentamiento a voltaje constante del módulo, y se optimizó la estructura del módulo combinando el modelo de simulación y el método de prueba ortogonal para mejorar la tasa de calentamiento y la uniformidad de la temperatura. Los resultados experimentales muestran que el módulo de calentamiento optimizado no solo tiene una alta velocidad de calentamiento, sino también una distribución uniforme de la temperatura. En la prueba de calentamiento a voltaje constante de 180 segundos, la tasa de aumento de temperatura del módulo alcanzó los 363 ℃/min, con una diferencia de temperatura superficial de 10,7 ℃. Al calentar el módulo con control de temperatura a 700 ℃, la curva de temperatura medida fue básicamente consistente con la curva de temperatura establecida, con fluctuaciones de temperatura dentro de 0,3 ℃, especialmente en la región central de 20 mm×30 mm donde la diferencia de temperatura fue alrededor de 2 ℃. Finalmente, se integró el módulo de calentamiento rápido y uniforme de alta temperatura en el dispositivo de estampado térmico para lograr un moldeado eficiente y de alta calidad de la matriz de microestructuras de vidrio N-BK7.

estampado térmico;calentamiento;uniformidad de la temperatura;simulación por elementos finitos;prueba ortogonal