Glasă imprimată 3D

Diverse obiecte din sticlă create cu ajutorul unei imprimante 3D. Credit: Group for Complex Materials / ETH Zurich

Cercetătorii ETH au folosit un proces de imprimare 3D pentru a produce obiecte de sticlă complexe și foarte poroase. Baza este o rășină specială care poate fi polimerizată cu ajutorul luminii UV.

Producția obiectelor din sticlă cu ajutorul imprimării 3D nu este ușoară. Doar câteva grupuri de cercetători din întreaga lume au încercat să producă sticlă prin metode aditive. Unii au realizat obiecte prin imprimarea sticlei topite, dar dezavantajul este că acest lucru necesită temperaturi extrem de ridicate și echipamente rezistente la căldură. Alții au folosit particule ceramice sub formă de pulbere care pot fi imprimate la temperatura camerei și apoi sinterizate ulterior pentru a crea sticlă; cu toate acestea, obiectele produse în acest mod nu sunt foarte complexe.

Cercetătorii de la ETH Zurich au folosit acum o nouă tehnică pentru a produce obiecte complexe din sticlă cu ajutorul imprimării 3D. Metoda se bazează pe stereolitografie, una dintre primele tehnici de imprimare 3D dezvoltate în anii 1980. David Moore, Lorenzo Barbera și Kunal Masania din cadrul grupului de materiale complexe condus de André Studart, procesator la ETH, au dezvoltat o rășină specială care conține un plastic și molecule organice la care sunt legați precursori de sticlă. Cercetătorii și-au prezentat rezultatele în cel mai recent număr al revistei Natural Materials.

Lumina folosită pentru a „crește” obiecte

Rezina poate fi prelucrată cu ajutorul tehnologiei de prelucrare digitală a luminii disponibile în comerț. Aceasta implică iradierea rășinii cu modele de lumină UV. Oriunde lumina lovește rășina, aceasta se întărește deoarece componentele sensibile la lumină ale rășinii polimerice se reticulează în punctele expuse. Monomerii de plastic se combină pentru a forma o structură de tip labirint, creând polimerul. Moleculele purtătoare de ceramică umplu interstițiile acestui labirint.

Un obiect poate fi astfel construit strat cu strat. Cercetătorii pot modifica diferiți parametri în fiecare strat, inclusiv dimensiunea porilor: o intensitate slabă a luminii duce la pori mari; o iluminare intensă produce pori mici. „Am descoperit acest lucru din întâmplare, dar putem folosi acest lucru pentru a influența direct dimensiunea porilor obiectului imprimat”, spune Masania.

Procesul de imprimare 3D a sticlei

Scopul (stânga) este ars la 600 de grade pentru a elimina structura de plastic. Într-o a doua etapă de ardere, obiectul devine sticlă (dreapta). Credit: Group for Complex Materials / ETH Zurich

Cercetătorii sunt, de asemenea, capabili să modifice microstructura, strat cu strat, prin amestecarea siliciului cu borat sau fosfat și adăugarea acestuia în rășină. Obiecte complexe pot fi realizate din diferite tipuri de sticlă sau chiar combinate în același obiect folosind această tehnică.

Cercetătorii ard apoi semifabricatele produse în acest mod la două temperaturi diferite: la 600˚C pentru a arde structura polimerică și apoi la aproximativ 1000˚C pentru a densifica structura ceramică în sticlă. În timpul procesului de ardere, obiectele se micșorează semnificativ, dar devin transparente și dure ca sticla de fereastră.

Solicitare de brevet depusă

Aceste obiecte din sticlă tipărite 3D nu sunt încă mai mari decât o matriță. Obiectele mari din sticlă, cum ar fi sticlele, paharele de băut sau geamurile, nu pot fi produse în acest mod – ceea ce nu a fost de fapt scopul proiectului, subliniază Masania.

Scopul a fost mai degrabă de a dovedi fezabilitatea producerii de obiecte din sticlă de geometrie complexă folosind un proces de imprimare 3D. Cu toate acestea, noua tehnologie nu este doar un artificiu. Cercetătorii au depus o cerere de brevet și negociază în prezent cu un important comerciant elvețian de sticlărie care dorește să utilizeze tehnologia în cadrul companiei sale.

.

Leave a comment

Adresa ta de email nu va fi publicată.