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

La producción de objetos de vidrio mediante 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 hecho objetos imprimiendo vidrio fundido, pero la desventaja es que esto requiere temperaturas extremadamente altas y equipo resistente al calor. Otros han utilizado partículas de cerámica 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.

Investigadores de ETH Zurich ahora han utilizado 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 dirigido por el procesador de 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 publicaron sus resultados en el último número de la revista Natural Materials.

Luz utilizada para "hacer crecer" objetos

La resina se puede procesar utilizando tecnología de procesamiento de luz digital disponible comercialmente. Esto implica irradiar la resina con patrones de luz ultravioleta. Dondequiera que la luz incida sobre la resina, se endurece porque los componentes sensibles a la luz de la resina polimérica se entrecruzan en los puntos expuestos. Los monómeros de plástico se combinan para formar una estructura en forma de laberinto, creando el polímero. Las moléculas cerámicas llenan los intersticios de este laberinto.

De este modo, un objeto se puede construir capa por capa. Los investigadores pueden cambiar varios parámetros en cada capa, incluido el tamaño de los poros:una intensidad de luz débil da como resultado poros dilatados; la iluminación intensa produce poros pequeños. "Descubrimos que por accidente, pero podemos usar esto 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 agregándolo a la resina. Los objetos complejos se pueden fabricar con diferentes tipos de vidrio, o incluso combinados en un mismo objeto utilizando la técnica.

Luego, los investigadores disparan el blanco producido de esta manera a dos temperaturas diferentes:a 600 ° C para quemar la estructura del polímero y luego a alrededor de 1000 ° C para densificar la estructura cerámica en vidrio. Durante el proceso de cocción, los objetos se encogen significativamente, pero se vuelve transparente y duro como el cristal de una ventana.

Solicitud de patente presentada

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

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