Revolución en Fabricación de Vidrio: Impresión 3D Precisa de Vidrio de Silicio mediante Manufactura Aditiva Volumétrica Láser

Las técnicas tradicionales de fabricación de vidrio pueden ser costosas y lentas, y la impresión 3D de vidrio a menudo resulta en texturas rugosas, lo que las hace inadecuadas para lentes suaves. Usando un nuevo enfoque de Manufactura Aditiva Volumétrica (VAM) basado en láser, una tecnología emergente en impresión 3D casi instantánea, investigadores del Laboratorio Nacional Lawrence Livermore (LLNL) y la Universidad de California, Berkeley, han demostrado la capacidad de imprimir en 3D objetos microscópicos en vidrio de sílice, parte de un esfuerzo para producir ópticas delicadas, sin capas, que pueden construirse en segundos o minutos.

Apodado "el replicador" por el dispositivo ficticio en "Star Trek" que puede fabricar casi cualquier objeto instantáneamente, la tecnología de Litografía Axial Computada (CAL) desarrollada por LLNL y UC Berkeley está inspirada en métodos de imagen de tomografía computarizada (TC). CAL funciona calculando proyecciones desde muchos ángulos a través de un modelo digital de un objeto objetivo, optimizando estas proyecciones computacionalmente y luego entregándolas en un volumen rotatorio de resina fotosensible usando un proyector de luz digital. Con el tiempo, los patrones de luz proyectados reconstruyen, o construyen, una distribución de dosis de luz 3D en el material, curando el objeto en puntos que superan un umbral de luz mientras el tanque de resina gira. El objeto completamente formado se materializa en meros segundos, mucho más rápido que las técnicas tradicionales de impresión 3D capa por capa, y luego se drena el tanque para recuperar la pieza.

Combinando una nueva técnica VAM a microescala llamada micro-CAL, que usa un láser en lugar de una fuente LED, con una resina de vidrio nanocompuesta desarrollada por la empresa alemana Glassomer y la Universidad de Friburgo, investigadores de UC Berkeley reportaron la producción de objetos de vidrio de microestructura compleja y resistentes con una rugosidad superficial de solo seis nanómetros con características hasta un mínimo de 50 micrones.

El Profesor Asociado de Ingeniería Mecánica de UC Berkeley, Hayden Taylor, Investigador Principal del proyecto, dijo que el proceso micro-CAL, que produce una dosis de luz más alta y cura objetos 3D más rápido y a mayor resolución, combinado con las resinas nanocompuestas caracterizadas en LLNL resultó una "combinación perfecta", creando "resultados sorprendentes en la resistencia de los objetos impresos."

El equipo comparó la resistencia a la rotura de vidrio construido con micro-CAL contra objetos del mismo tamaño hechos por un proceso de impresión basado en capas más convencional. El equipo encontró que las cargas de rotura de estructuras impresas con CAL estaban más agrupadas, lo que significa que los investigadores podrían tener más confianza en la carga de rotura de componentes impresos con CAL sobre técnicas convencionales.

Durante los últimos años, la colaboración VAM LLNL/UC Berkeley ha experimentado con diferentes resinas y materiales para crear objetos intrincados. El último avance proviene de un estudio con UC Berkeley para descubrir nuevas clases de materiales versátiles que podrían expandir el rango de químicas y propiedades de materiales alcanzables a través del método VAM.

Según los investigadores, el vidrio impreso con VAM podría impactar dispositivos de vidrio sólido con características microscópicas, producir componentes ópticos con más libertad geométrica y a mayor velocidad y potencialmente habilitar nuevas funciones o productos de menor costo.

Aplicaciones del mundo real podrían incluir micro-ópticas en cámaras de alta calidad, electrónica de consumo, imágenes biomédicas, sensores químicos, auriculares de realidad virtual, microscopios avanzados y microfluidos con geometrías 3D desafiantes como aplicaciones "laboratorio en un chip" (donde se necesitan canales microscópicos para diagnósticos médicos), estudios científicos fundamentales, fabricación de nanomateriales y cribado de fármacos.

Para más información, contacte a Carrie Martin en Esta dirección de correo electrónico está protegida contra spambots. Necesita tener JavaScript habilitado para verla.; 935-424-4175.