Foto: Este objeto fue fabricado por una nueva impresora 3D que trabaja con vidrio fundido.
La paleta de materiales que pueden emplearse como tinta en las impresoras 3D se está diversificando rápidamente, pero hasta ahora ha faltado un material ubicuo: el vidrio transparente.
Ya es posible emplear diminutos gránulos de vidrio en un lecho de polvos con técnicas convencionales de la impresión 3D como procesos de chorro o de sinterización, pero los productos resultantes son opacos. Ahora, unos investigadores del Instituto Tecnológico de Massachusetts (MIT, EEUU) han demostrado la primera máquina capaz de imprimir vidrio fundido y fabricar objetos capa por capa siguiendo unas instrucciones digitales.
El aspecto más desafiante de la impresión de vidrio es que debe ocurrir a temperaturas extremadamente altas. Para que el material fluya lo suficientemente bien como para pasar por la boquilla, el material debe mantenerse a una temperatura por encima de los 1.000 °C.
Para ello, la impresora necesita de distintos sistemas de calefacción para cada fase del proceso de fabricación. La tinta de vidrio fundido se almacena en un crisol encima de la boquilla, donde unas serpentinas de calentamiento mantienen la temperatura deseada. El vidrio fluye desde el crisol hasta una boquilla especial, donde otras serpentinas de calentamiento lo mantienen a suficiente temperatura para que fluya y no se pegue al interior de la boquilla. Finalmente, los objetos se fabrican dentro de una tercera cámara de calentamiento, que se mantiene justo por encima de la temperatura a la que se solidifica el vidrio. Esto permite que los objetos impresos se enfríen de forma gradual y controlada para que no se rompan.
Encontrar una boquilla adecuada para la impresión de vidrio supuso una difícil tarea, según Peter Houk, el director del Laboratorio de Vidrio de MIT. Para que funcione, debe estar hecha de un material que además de aguantar las altas temperaturas, evite que el vidrio se pegue a él. "A estas temperaturas elevadas casi todo quiere pegarse al vidrio", dice Houk. Las boquillas de platino se emplean en algunas industrias para los procesos de fabricación con vidrio, pero resultan muy caras. En su lugar, el grupo se decidió por una boquilla especializada hecha de óxido de aluminio.
La máquina imprime vidrio sódio-cálcico, una familia de vidrios que se emplean en diversas cosas, desde vasos hasta ventanas. Pero los vidrios como el Pyrex en principio se podrían imprimir por este método también, aunque a temperaturas aún más elevadas.
Houk dice que su equipo sigue trabajando para llegar a entender las limitaciones de diseño que impone la impresora, incluidos los ángulos a los que es posible imprimir y mantener la integridad estructural, y el radio de giro del aparato impresor motorizado. El grupo también trabaja para conseguir un mayor entendimiento de las características mecánicas y ópticas de los objetos impresos por este método.
Los GIF de este artículo proceden de este vídeo, cortesía de MIT Media Lab.