13.04.2021 - Albert-Ludwigs-Universität Freiburg

Moldeo por inyección de vidrio

Los investigadores consiguen producir un material rápido, rentable y respetuoso con el medio ambiente

El vidrio es omnipresente, desde productos de alta tecnología en los campos de la óptica, las telecomunicaciones, la química y la medicina hasta objetos cotidianos como botellas y ventanas. Sin embargo, la conformación del vidrio se basa principalmente en procesos como la fusión, el esmerilado o el grabado. Estos procesos tienen décadas de antigüedad, son tecnológicamente exigentes, consumen mucha energía y están muy limitados en cuanto a las formas que pueden realizarse. Por primera vez, un equipo dirigido por el Prof. Dr. Bastian E. Rapp, del Laboratorio de Tecnología de Procesos del Departamento de Ingeniería de Microsistemas de la Universidad de Friburgo, en colaboración con la empresa emergente Glassomer, con sede en Friburgo, ha desarrollado un proceso que permite moldear el vidrio de forma fácil, rápida y con casi cualquier forma mediante el moldeo por inyección.

"Durante décadas, el vidrio ha sido a menudo la segunda opción en cuanto a materiales en los procesos de fabricación porque su formación es demasiado complicada, requiere mucha energía y no es adecuada para producir estructuras de alta resolución", explica Rapp. "Los polímeros, en cambio, permiten todo esto, pero sus propiedades físicas, ópticas, químicas y térmicas son inferiores a las del vidrio. Por ello, hemos combinado el procesamiento de polímeros y vidrio. Nuestro proceso permitirá sustituir de forma rápida y económica tanto los productos fabricados en serie como las estructuras y componentes complejos de polímero por vidrio."

El moldeo por inyección es el proceso más importante de la industria del plástico y permite la producción rápida y rentable de componentes en el llamado alto rendimiento en casi cualquier forma y tamaño. Hasta ahora, el vidrio transparente no podía moldearse mediante este proceso. Con la nueva tecnología de moldeo por inyección de Glassomer, a partir de un granulado especial diseñado por la propia empresa, ahora también es posible moldear vidrio en alto rendimiento a sólo 130 °C. Los componentes moldeados por inyección de la impresora 3D se convierten en vidrio en un proceso de tratamiento térmico: El resultado es un vidrio de cuarzo puro. Este proceso requiere menos energía que la fundición de vidrio convencional, lo que se traduce en eficiencia energética. Los componentes de vidrio formados tienen una alta calidad de superficie, por lo que no se requieren pasos de postratamiento como el pulido.

Los novedosos diseños que hace posible la tecnología de moldeo por inyección de vidrio de Glassomer tienen una amplia gama de aplicaciones, desde la tecnología de datos, la óptica y la tecnología solar hasta el llamado lab-on-a-chip y la tecnología médica. "Vemos un gran potencial, especialmente para los pequeños componentes de vidrio de alta tecnología con geometrías complicadas. Además de la transparencia, el bajísimo coeficiente de dilatación del vidrio de cuarzo también hace que la tecnología sea interesante. Los sensores y la óptica funcionan de forma fiable a cualquier temperatura si los componentes clave son de vidrio", explica el Dr. Frederik Kotz, jefe de grupo del Laboratorio de Tecnología de Procesos y Director Científico (CSO) de Glassomer. "También hemos podido demostrar que los revestimientos microópticos de vidrio pueden aumentar la eficiencia de las células solares. Esta tecnología puede utilizarse ahora para producir revestimientos rentables de alta tecnología con gran estabilidad térmica. Hay muchas oportunidades comerciales para ello".

El equipo en torno a Frederik Kotz y Markus Mader, estudiante de doctorado del Laboratorio de Tecnología de Procesos, resolvió problemas existentes anteriormente en el moldeo por inyección de vidrio, como la porosidad y la abrasión de las partículas. Además, los pasos clave del proceso en el nuevo método se diseñaron para utilizar agua como material de base, lo que hace que la tecnología sea más ecológica y sostenible.

Bastian Rapp es director ejecutivo del Centro de Investigación de Materiales de Friburgo (FMF) y miembro del Grupo de Excelencia de Sistemas de Materiales Vivos, Adaptativos y Energéticamente Autónomos (livMatS) de la Universidad de Friburgo, que desarrolla nuevos sistemas de materiales bioinspirados. Rapp es también cofundador y director técnico de Glassomer GmbH, que desarrolla tecnologías de impresión 3D de alta resolución para el vidrio. Sus investigaciones le han valido, entre otros, una beca de consolidación del Consejo Europeo de Investigación (CEI).

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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