27.11.2019 - Eidgenössische Technische Hochschule Zürich (ETH Zürich)

Vidrio de una impresora 3D

Los investigadores de ETH utilizaron un proceso de impresión en 3D para producir objetos de vidrio complejos y altamente porosos. La base para ello es una resina especial que puede curarse con luz ultravioleta.

Producir objetos de vidrio utilizando la impresión en 3D no es fácil. Sólo unos pocos grupos de investigadores de todo el mundo han intentado producir vidrio utilizando métodos de aditivos. Algunos han hecho objetos imprimiendo vidrio fundido, pero la desventaja es que esto requiere temperaturas extremadamente altas y equipos resistentes al calor. Otros han utilizado partículas de cerámica en polvo que pueden ser impresas a temperatura ambiente y luego sinterizadas para crear vidrio; sin embargo, los objetos producidos de esta manera no son muy complejos.

Los investigadores de ETH Zurich han utilizado una nueva técnica para producir objetos de vidrio complejos con impresión en 3D. El método se basa en la estereolitografía, una de las primeras técnicas de impresión en 3D desarrolladas durante la década de 1980. David Moore, Lorenzo Barbera y Kunal Masania en el grupo de Materiales Complejos dirigido por el procesador ETH André Studart han desarrollado una resina especial que contiene un plástico, y moléculas orgánicas a las que se unen precursores de vidrio.

La luz utilizada para "hacer crecer" objetos

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

De este modo, un objeto puede construirse capa por capa. Los investigadores pueden cambiar varios parámetros en cada capa, incluyendo el tamaño de los poros: la débil intensidad de la luz produce poros grandes; la intensa iluminación produce poros pequeños. "Descubrimos esto por accidente, pero podemos utilizarlo para influir directamente en el tamaño de los poros del objeto impreso", dice Masania.

Los investigadores también pueden modificar la microestructura, capa por capa, mezclando sílice con borato o fosfato y añadiéndolo a la resina. Los objetos complejos pueden ser hechos de diferentes tipos de vidrio, o incluso combinados en el mismo objeto usando la técnica.

Los investigadores luego disparan el blanco producido de esta manera a dos temperaturas diferentes: en 600˚C para quemar la estructura de polímero y en 1000˚C para densificar la estructura de cerámica en vidrio. Durante el proceso de cocción, los objetos se encogen significativamente, pero se vuelven transparentes y duros como el vidrio de una ventana.

Solicitud de patente presentada

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

Los investigadores han presentado una solicitud de patente para su descubrimiento y ya tienen un posible socio comercial interesado en la tecnología: un proveedor del cantón de Valais que suministra cristalería a muchos viñedos y bodegas.

Nota: Este artículo ha sido traducido utilizando un sistema informático sin intervención humana. LUMITOS ofrece estas traducciones automáticas para presentar una gama más amplia de noticias de actualidad. Como este artículo ha sido traducido con traducción automática, es posible que contenga errores de vocabulario, sintaxis o gramática. El artículo original en Inglés se puede encontrar aquí.

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