Noua sală de concerte din Hamburg s-a deschis la sfârșitul anului trecut pentru a aclama din partea criticilor de arhitectură din întreaga lume. Structura în ascensiune are o fațadă de aproximativ 2.000 de panouri plate și curbate din sticlă, dând impresia unui val pe cale să se rupă. Însă proiectul a întârziat cu șase ani și sute de milioane de euro peste buget, cu o parte din băutură datorită tehnicii antice, de consumare a timpului de turnare, utilizată pentru curbarea panourilor de sticlă.
Continut Asemanator
- Dând marinelor instrumente pentru a construi drone pe câmpul de luptă
Dar dacă panourile de sticlă ar fi putut fi tipărite pur și simplu cu o imprimantă 3D?
Până acum, acest lucru nu ar fi fost deloc posibil. Cele mai utilizate materiale de imprimare 3D sunt polimerii și există tehnici pentru imprimarea metalelor, ceramicii, betonului, medicamentelor, chiar și a alimentelor. Dar sticla a fost aproape absentă din ecuație.
„Sticla este unul dintre cele mai vechi materiale pe care omenirea le-a folosit și este uimitor să vezi că revoluția de imprimare 3D a secolului 21 a ignorat sticla până acum”, spune Bastian Rapp, cercetător la Institutul de Tehnologie Karlsruhe din Germania.
Echipa Rapp a dezvoltat o nouă tehnică pentru sticla de imprimare 3D, una care poate produce obiecte din sticlă puternice și transparente. Tehnica utilizează o metodă tradițională de imprimare 3D numită stereolitografie. În stereolitografie, imprimanta creează obiectul strat după strat folosind un lichid - în mod tradițional un polimer - care se întărește atunci când este atins de o lumină laser. Echipa Rapp și-a dat seama cum se poate face acest lucru folosind sticlă pudră suspendată într-un polimer lichid. Odată ce obiectul este tipărit, este introdus într-un cuptor la temperatură înaltă, care arde departe polimerul și fuzionează particulele de sticlă, lăsând în urmă doar sticlă întărită.
Sticla tipărită are o rezistență la șoc termic ridicată, așa cum s-a demonstrat aici, atunci când sticla de silice topită este expusă la o flacără de 800 de grade Celsius. (NeptunLab / KIT) Deși tehnica Rapp nu este primul exemplu de sticlă de imprimare 3D - cercetătorii MIT au dezvoltat o metodă de extrudare a sticlei topite în urmă cu doi ani, în timp ce alte echipe au utilizat tehnici de temperatură mai scăzută care produc un produs slab și tulbure - este primul care tipărește sticlă limpede la temperaturi scăzute. Este, de asemenea, primul care profită de imprimantele de stereolitografie 3D obișnuite, off-the-raft, ceea ce înseamnă că poate fi folosit fără prea multe echipamente speciale.
Sticla are o serie de proprietăți unice care o fac de dorit ca material imprimat 3D, spune Rapp.
„Nu există aproape niciun material care să poată fi expus la temperaturi atât de ridicate la care poate fi expusă sticla”, spune el. „Și nu există aproape niciun produs chimic care să atace sticla, în timp ce polimerii pot fi degradate de lumina UV și de solvenți organici.”
Echipa a tipărit această covrigă tridimensională din sticlă. (NeptunLab / KIT) Sticla are, de asemenea, o transparență de neegalat de alte materiale. Lumina nu trece la fel de bine nici prin cele mai clare materiale plastice, care este motivul pentru care casele au ferestre din sticlă, în ciuda spargerii lor. Obiectivele pentru camerele de înaltă calitate sunt întotdeauna din sticlă din acest motiv, spune Rapp, în timp ce lentilele smartphone-urilor sunt de obicei din plastic.
„Acesta este motivul pentru care calitatea fotografiei pe care o faci cu un smartphone de ultimă generație în comparație cu o cameră foto este întotdeauna inferioară”, spune Rapp.
Noua tehnică ar putea fi folosită pentru a tipări aproape orice, spune Rapp. Poate fi folosit pentru obiecte minuscule și complexe, cum ar fi bijuterii, lentile sau piese de calculator sau pentru obiecte mari, cum ar fi ferestrele. Singura variabilă este imprimanta în sine.
Iată o structură tridimensională a unei porți de castel tipărită din sticlă de silice topită. (NeptunLab / KIT) Tehnica de imprimare 3D prezintă avantaje față de metodele de neimprimare pentru a realiza modele de sticlă mică, prin faptul că nu necesită gravură chimică, care utilizează acid fluorhidric periculos și că poate avea cavități și canale închise, ceea ce nu este posibil în sticla tradițional -suflare. Și poate avea un avantaj de viteză față de metodele de neimprimare a producției de sticlă.
Pentru cercetarea lor, echipa Rapp a folosit o imprimantă ieftină, nemodificată, de un tip care ar putea fi cumpărată de orice pasionat de casă.
„Este o platformă tehnologică bine pusă la punct în ceea ce privește utilajele și este un material bine recunoscut și binecunoscut”, spune Rapp. „Singurul lucru pe care l-am făcut a fost puntea dintre noi.”
Cercetarea echipei a fost publicată în această lună în revista Nature .
Rapp a creat o companie pentru comercializarea tehnicii. El speră să aibă un prim produs pe piață până la sfârșitul anului.
