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#Novedades de la industria
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La impresión volumétrica en 3D puede fabricar pequeñas piezas de vidrio en segundos
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Un nuevo método de impresión en 3D permite fabricar piezas de vidrio de una sola vez en lugar de capa por capa.
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El vidrio se utiliza cada vez más en la fibra óptica, la electrónica de consumo y la microfluídica para dispositivos "lab-on-a-chip". Por desgracia, la fabricación tradicional de vidrio puede ser costosa y lenta, y los pequeños objetos de vidrio impresos en 3D tienen superficies rugosas, lo que los hace inadecuados para las lentes.
Para resolver estos problemas, un equipo de investigación del Laboratorio Nacional Lawrence Livermore (LLNL) y de la Universidad de California en Berkeley ha ideado un nuevo método de impresión 3D conocido como fabricación aditiva volumétrica (VAM). El equipo utilizó la VAM para imprimir objetos microscópicos, delicados y sin capas en piezas de vidrio de sílice en sólo segundos o minutos.
La VAM se basa en la litografía axial computarizada (CAL), una tecnología basada en la tomografía computarizada, una herramienta de imagen médica. La CAL calcula proyecciones desde muchos ángulos sobre un modelo de la pieza que se está fabricando. A continuación, utiliza el mejor conjunto de proyecciones para guiar la luz LED hacia una cuba giratoria de resina fotosensible. Con el tiempo, los haces de luz establecen una distribución de luz en 3D en la resina, endureciéndola mientras la cuba gira. El objeto completamente formado se materializa en cuestión de segundos, mucho más rápido que la impresión 3D tradicional capa por capa. La cuba se vacía para obtener la pieza.
La nueva técnica VAM a microescala del equipo utiliza un láser en lugar de un LED, y una resina de vidrio nanocompuesta desarrollada en Alemania por Glassomer y la Universidad de Friburgo. El equipo aprovechó la mayor potencia lumínica del láser y la nueva resina para fabricar rápidamente objetos de vidrio resistentes y de microestructura compleja con una rugosidad superficial de sólo 6 nm y características de tan sólo 50 µm.
"Los objetos de vidrio tienden a romperse más fácilmente cuando contienen más defectos o grietas o tienen una superficie rugosa", afirma el profesor de Berkeley Hayden Taylor. "La capacidad de VAM de fabricar objetos con superficies más lisas que otros procesos de impresión 3D es, por tanto, una importante ventaja potencial"
El equipo comparó la resistencia a la rotura del vidrio construido con VAM frente a objetos del mismo tamaño realizados mediante una impresión 3D más convencional basada en capas. Resulta que las cargas de rotura de las estructuras impresas con VAM están más agrupadas, lo que significa que los investigadores podrían tener más confianza en la carga de rotura de los componentes impresos con VAM respecto a los fabricados con técnicas convencionales. El VAM también produce superficies extremadamente lisas sin artefactos de estratificación, lo que da lugar a una impresión más rápida sin necesidad de posprocesamiento adicional.
"Imagínese que se intentan crear estas pequeñas microópticas y complejas microarquitecturas con las técnicas de fabricación habituales; realmente no es posible", afirma Cook. "Y poder imprimir piezas listas para usar sin tener que pulirlas ahorra una cantidad significativa de tiempo y dinero"
Los investigadores prevén que el vidrio impreso con VAM ayudará a fabricar dispositivos de vidrio sólido con características microscópicas, a fabricar componentes ópticos con más libertad geométrica y a mayor velocidad, y a añadir potencialmente nuevas funciones o a reducir costes.
Las aplicaciones en el mundo real podrían incluir la microóptica en cámaras de alta calidad, electrónica de consumo, imágenes biomédicas, sensores químicos, auriculares de realidad virtual, microscopios avanzados y microfluidos con geometrías tridimensionales difíciles, como los "labs-on-a-chip" Además, las propiedades benignas del vidrio se prestan bien a las aplicaciones biomédicas, así como a las que deben soportar altas temperaturas o exposición química.
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