La impresión 3D permite producir objetos de vidrio complejos y altamente porosos

Redacción
Martes, 26 Noviembre 2019
La impresión 3D permite producir objetos de vidrio complejos y altamente porosos - impresoras 3D

Investigadores de ETH Zurich utilizaron un proceso de impresión 3D para producir objetos de vidrio complejos y altamente porosos. La base es una resina especial que se puede endurecer con luz UV.

Producir objetos de vidrio utilizando la impresión 3D no es fácil. Solo unos pocos grupos de investigadores de todo el mundo han intentado producir vidrio utilizando métodos aditivos.

Algunos han fabricado objetos imprimiendo vidrio fundido, pero la desventaja es que esto requiere temperaturas extremadamente altas y equipos resistentes al calor. Otros han usado partículas cerámicas en polvo que pueden imprimirse a temperatura ambiente y luego sinterizarse para crear vidrio; sin embargo, los objetos producidos de esta manera no son muy complejos.

Los investigadores de ETH Zurich ahora han usado una nueva técnica para producir objetos de vidrio complejos con impresión 3D. El método se basa en la estereolitografía, una de las primeras técnicas de impresión 3D desarrolladas durante la década de 1980.

David Moore, Lorenzo Barbera y Kunal Masania en el grupo de Materiales complejos liderados por el procesador ETH André Studart han desarrollado una resina especial que contiene un plástico y moléculas orgánicas a las que se unen los precursores de vidrio. Los investigadores informaron sus resultados en el último número de la revista 'Natural Materials'.

La resina puede procesarse utilizando la tecnología de procesamiento de luz digital disponible comercialmente. Esto implica irradiar la resina con patrones de luz UV. Dondequiera que la luz incida en la resina, se endurece porque los componentes sensibles a la luz de la resina de polímero se cruzan en los puntos expuestos. Los monómeros plásticos se combinan para formar una estructura tipo laberinto, creando el polímero. Las moléculas que contienen cerámica llenan los intersticios de este laberinto.

Por lo tanto, un objeto se puede construir capa por capa. Los investigadores pueden cambiar varios parámetros en cada capa, incluido el tamaño de poro: la intensidad de la luz débil produce poros grandes; la iluminación intensa produce poros pequeños. "Descubrimos eso por accidente, pero podemos usar esto para influir directamente en el tamaño de poro del objeto impreso", dice Masania.

Los investigadores también pueden modificar la microestructura, capa por capa, al mezclar sílice con borato o fosfato y agregarlo a la resina. Los objetos complejos se pueden hacer de diferentes tipos de vidrio, o incluso combinarse en el mismo objeto usando la técnica.

Luego, los investigadores disparan el blanco producido de esta manera a dos temperaturas diferentes: a 600°C para quemar la estructura de polímero y luego a alrededor de 1.000°C para densificar la estructura cerámica en vidrio. Durante el proceso de disparo, los objetos se encogen significativamente, pero se vuelven transparentes y duros como el cristal de una ventana.

Estos objetos de vidrio impresos en 3D todavía no son más grandes que un dado. Los grandes objetos de vidrio, como botellas, vasos o cristales de ventanas, no se pueden producir de esta manera, lo que en realidad no era el objetivo del proyecto, enfatiza Masania.

El objetivo era más bien demostrar la viabilidad de producir objetos de vidrio de geometría compleja utilizando un proceso de impresión 3D. Sin embargo, la nueva tecnología no es solo un truco. Los investigadores solicitaron una patente y actualmente están negociando con un importante distribuidor de cristalería suizo que quiere usar la tecnología en su empresa.

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Categoría: Impresoras 3D
Aplicación: Tecnología