Investigadores usan una impresora 3D para imprimir vidrio
Este tipo de impresión con calcogenuro podría permitir la fabricación a bajo costo de componentes ópticos complejos para aplicaciones de telecomunicaciones y detección.
Por primera vez, los investigadores han logrado imprimir en 3D vidrio de calcogenuro, un material único que se utiliza para hacer componentes ópticos que operan en longitudes de onda del infrarrojo medio. La capacidad de imprimir en 3D este vidrio podría hacer posible la fabricación de componentes de vidrio complejos y fibras ópticas para nuevos tipos de sensores de bajo costo, componentes de telecomunicaciones y dispositivos biomédicos.
En la revista Optical Materials Express de The Optical Society (OSA), investigadores del Centre d'Optique, Photonique et Laser (COPL) de la Université Laval en Canadá, Patrick Larochelle y sus colegas, describen cómo modificaron una impresora 3D disponible comercialmente para extrusión de vidrio . El nuevo método se basa en la técnica comúnmente utilizada de modelado por deposición fundida, en la cual un filamento de plástico se funde y luego se extruye capa por capa para crear objetos 3D detallados.
"La impresión 3D de materiales ópticos allanará el camino para una nueva era de diseño y combinación de materiales para producir los componentes fotónicos y las fibras del futuro", dijo Yannick Ledemi, miembro del equipo de investigación. "Este nuevo método podría potencialmente resultar en un gran avance para la fabricación eficiente de componentes ópticos infrarrojos a bajo costo".
Vidrio de impresión
El vidrio de calcogenuro se suaviza a una temperatura relativamente baja en comparación con otros vidrios. Por lo tanto, el equipo de investigación aumentó la temperatura máxima de extrusión de una impresora 3D comercial de alrededor de 260 ° C a 330 ° C para permitir la extrusión de vidrio calcogenuro. Produjeron filamentos de vidrio calcogenuro con dimensiones similares a los filamentos de plástico comerciales que normalmente se utilizan con la impresora 3D. Finalmente, la impresora se programó para crear dos muestras con formas y dimensiones complejas.
"Nuestro enfoque es muy adecuado para el vidrio de calcogenuro blando, pero también se están explorando enfoques alternativos para imprimir otros tipos de vidrio", dijo Ledemi. "Esto podría permitir la fabricación de componentes hechos de múltiples materiales. El vidrio también podría combinarse con polímeros con propiedades electro-conductoras u ópticas especializadas para producir dispositivos impresos 3D multifuncionales".
La impresión en 3D también sería útil para hacer preformas de fibra (una pieza de vidrio que se tira en una fibra) con geometrías complejas o materiales múltiples, o una combinación de ambos. Una vez que el diseño y las técnicas de fabricación se afinan, los investigadores afirman que la impresión 3D podría utilizarse para la fabricación económica de grandes volúmenes de componentes de vidrio infrarrojo o preformas de fibra.
"Los componentes basados en calcogenuro impresos en 3D serían útiles para imágenes térmicas infrarrojas para aplicaciones de defensa y seguridad", continuó Ledemi. "También habilitarían sensores para monitoreo de contaminantes, biomedicina y otras aplicaciones donde la firma química infrarroja de las moléculas se usa para la detección y el diagnóstico".
Los investigadores ahora están trabajando para mejorar el diseño de la impresora para aumentar su rendimiento y permitir la fabricación aditiva de piezas o componentes complejos de vidrio calcogenuro. También desean agregar nuevas extrusoras para permitir la impresión conjunta con polímeros para el desarrollo de componentes de materiales múltiples. @mundiario
