Un método de fabricación aditiva volumétrica basada en láser para imprimir vidrio en 3D

Las técnicas tradicionales de fabricación de vidrio pueden ser costosas y lentas, y la impresión 3D de vidrio a menudo produce texturas ásperas, lo que las hace inadecuadas para lentes lisas. Utilizando un nuevo enfoque de fabricación aditiva volumétrica (VAM) basada en láser, una tecnología emergente en la impresión 3D casi instantánea, los investigadores del Laboratorio Nacional Lawrence Livermore (LLNL) y la Universidad de California, Berkeley, han demostrado la capacidad de imprimir objetos microscópicos en 3D. en vidrio de sílice, parte de un esfuerzo por producir ópticas delicadas y sin capas que se pueden construir en segundos o minutos.

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

Al combinar una nueva técnica VAM a microescala llamada micro-CAL, que utiliza un láser en lugar de una fuente de LED, con una resina de vidrio nanocompuesta desarrollada por la empresa alemana Glassomer y la Universidad de Freiburg, los investigadores de UC Berkeley informaron sobre la producción de vidrio de microestructura compleja y resistente. objetos con una rugosidad superficial de solo seis nanómetros con características de hasta un mínimo de 50 micrones.

Hayden Taylor, profesor asociado de ingeniería mecánica de UC Berkeley, investigador principal del proyecto, dijo que el proceso micro-CAL, que produce una mayor dosis de luz y cura objetos 3D más rápido y con mayor resolución, combinado con las resinas nanocompuestas caracterizadas en LLNL demostró ser un " combinación perfecta entre sí”, creando “resultados sorprendentes en la fuerza de los objetos impresos”.

El equipo comparó la resistencia a la rotura del vidrio construido con micro CAL frente a objetos del mismo tamaño fabricados mediante un proceso de impresión basado en capas más convencional. El equipo descubrió que las cargas de rotura de las estructuras impresas en CAL estaban más agrupadas, lo que significa que los investigadores podían tener más confianza en la carga de rotura de los componentes impresos en CAL que en las técnicas convencionales.

Durante los últimos años, la colaboración LLNL/UC Berkeley VAM ha experimentado con diferentes resinas y materiales para crear objetos complejos. El último avance proviene de un estudio con UC Berkeley para descubrir nuevas clases de materiales versátiles que podrían ampliar la gama de propiedades químicas y materiales que se pueden lograr a través del método VAM.

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

Las aplicaciones del mundo real podrían incluir microóptica en cámaras de alta calidad, productos electrónicos de consumo, imágenes biomédicas, sensores químicos, cascos de realidad virtual, microscopios avanzados y microfluidos con geometrías 3D desafiantes, como aplicaciones de "laboratorio en un chip" ( donde se necesitan canales microscópicos para diagnósticos médicos), estudios científicos fundamentales, fabricación de nanomateriales y detección de fármacos.

Para obtener más información, comuníquese con Carrie Martin en Esta dirección de correo electrónico está protegida contra spambots. Necesita habilitar JavaScript para verlo.; 935-424-4175.