La stampa 3D infrange la barriera del vetro

La stampa 3D infrange la barriera del vetro

La tavolozza dei materiali che possono essere impiegati come “inchiostro” per la stampa 3-D sta diventando sempre più varia, anche se, fino a poco tempo fa, un materiale molto comune continuava a mancare: il vetro trasparente.

È già possibile unire minuscoli granuli di vetro alle polveri che vengono utilizzate in convenzionali processi di stampa 3-D, come la stampa a getto e la sinterizzazione, ma i prodotti che ne derivano risultano opachi. Recentemente, un gruppo di ricercatori del MIT ha dimostrato la prima macchina al mondo in grado di stampare vetro fuso da un ugello e produrre oggetti in vetro trasparente seguendo, strato dopo strato, le istruzioni digitali.

L’aspetto più impegnativo della stampa del vetro è che deve avvenire a temperature estremamente elevate. Per fluire abbastanza da poter essere estruso da un ugello, il materiale deve essere mantenuto ad una temperatura superiore ai 1000 °C.

Nella stampa del vetro, il materiale deve essere mantenuto ad una temperatura superiore ai 1000°C

Per riuscire in questa operazione, la stampante necessita di sistemi di riscaldamento separati per ciascuno stadio del processo di produzione. L’inchiostro a base di vetro fuso viene ospitato in un crogiuolo posto sopra l’ugello, dove delle serpentine di riscaldamento mantengono la temperatura desiderata. Il vetro scorre dal crogiuolo all’interno di un ugello, fatto su misura, al cui interno si trovano diverse serpentine che ne mantengono la temperatura così da permettergli di continuare a fluire senza aderire alle pareti interne. Per finire, gli oggetti prendono forma all’interno di una terza camera di riscaldamento, che viene tenuta giusto sopra la temperatura di solidificazione del vetro. Questo permette raffreddare gli oggetti stampati in maniera graduale e controllata ed evitare che si crepino.

Stando a Peter Houk, capo del Glass Lab del MIT, trovare un ugello idoneo per la stampa del vetro è stato difficile. Per funzionare, dev’essere fatto di un materiale in grado sia di resistere alle elevate temperature che all’adesione del vetro sulla sua superficie. «A temperature così elevate, quasi tutto tende ad aderire al vetro», spiega Houk. Alcuni processi industriali per lavorazione del vetro utilizzano ugelli in platino, ma questo è un materiale molto costoso. Il gruppo ha quindi realizzato un ugello su misura fatto in ossido di alluminio.

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Il video è una cortesia del MIT Media Lab.

Il macchinario stampa vetro soda lime, una famiglia del vetro che viene comunemente utilizzato per produrre bottiglie o finestre. In principio, però, il sistema potrebbe stampare anche il vetro pyrex, sebbene a temperature ben più elevate.

Houk e i suoi colleghi sono ancora impegnati a comprendere le limitazioni progettuali imposte dalla stampante, inclusi gli angoli di estrusione oltre i quali diventa impossibile mantenere l’integrità strutturale e gli angoli di sterzata dell’apparato stampante motorizzato. Il gruppo sta anche cercando di comprendere meglio le caratteristiche meccaniche e ottiche degli oggetti stampati.

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