A nova sala de concertos de Hamburgo foi inaugurada no final do ano passado para ser aclamada pelos críticos de arquitetura de todo o mundo. A estrutura elevada tem uma fachada de cerca de 2.000 painéis de vidro planos e curvos, dando a impressão de uma onda prestes a quebrar. Mas o projeto estava seis anos atrasado e centenas de milhões de euros acima do orçamento, com parte do excedente devido à antiga e demorada técnica de moldagem utilizada para curvar os painéis de vidro.
Conteúdo Relacionado
- Dando fuzileiros navais as ferramentas para construir drones no campo de batalha
Mas e se os painéis de vidro pudessem simplesmente ter sido impressos com uma impressora 3D?
Até agora, isso não teria sido possível. Os materiais de impressão 3D mais usados são os polímeros, e existem técnicas para imprimir metais, cerâmicas, concreto, medicamentos e até mesmo alimentos. Mas o vidro tem estado quase ausente da equação.
"O vidro é um dos materiais mais antigos que a humanidade usou, e é surpreendente ver que a revolução da impressão 3D do século 21 ignorou o vidro até agora", diz Bastian Rapp, pesquisador do Instituto de Tecnologia de Karlsruhe, na Alemanha.
A equipe de Rapp criou uma nova técnica para o vidro de impressão 3D, capaz de produzir objetos de vidro fortes e transparentes. A técnica faz uso de um método tradicional de impressão 3D chamado estereolitografia. Na estereolitografia, a impressora constrói o objeto camada por camada usando um líquido - tradicionalmente um polímero - que endurece quando tocado por uma luz de laser. A equipe de Rapp descobriu como fazer isso usando vidro em pó suspenso em um polímero líquido. Uma vez que o objeto é impresso, ele é colocado em um forno de alta temperatura, que queima o polímero e funde as partículas de vidro, deixando apenas vidro endurecido.
O vidro impresso tem alta resistência ao choque térmico, como demonstrado aqui, quando o vidro de sílica fundida é exposto a uma chama de 800 graus Celsius. (NeptunLab / KIT) Embora a técnica de Rapp não seja o primeiro exemplo de vidro de impressão 3D - os pesquisadores do MIT desenvolveram um método para extrusão de vidro fundido há dois anos, enquanto outras usaram técnicas de baixa temperatura que produzem um produto fraco e nublado - é o primeiro a imprimir vidro claro a baixas temperaturas. Ele também é o primeiro a tirar proveito de impressoras de estereolitografia 3D comuns e prontas para uso, o que significa que ele pode ser usado sem muito equipamento especial.
O vidro tem um número de propriedades únicas que o tornam desejável como um material impresso em 3D, diz Rapp.
"Quase não há material que possa ser exposto a temperaturas tão altas como o vidro pode ser exposto", diz ele. "E quase não há produtos químicos que possam atacar o vidro, enquanto os polímeros podem ser degradados por luz UV e solventes orgânicos".
A equipe imprimiu este pretzel de vidro tridimensional. (NeptunLab / KIT) O vidro também tem uma transparência inigualável por outros materiais. A luz não passa tão bem até mesmo pelos plásticos mais claros, razão pela qual as casas têm janelas de vidro, apesar de sua quebra. Lentes de câmeras de alta qualidade são sempre de vidro por esse motivo, diz Rapp, enquanto as lentes de smartphones são geralmente de plástico.
“É por isso que a qualidade da foto que você tira com um smartphone de última geração em comparação com uma câmera é sempre inferior”, diz Rapp.
A nova técnica pode ser usada para imprimir quase tudo, diz Rapp. Pode ser usado para objetos minúsculos e intrincados, como jóias, lentes ou peças de computador, ou para objetos grandes, como janelas. A única variável é a própria impressora.
Aqui está uma estrutura tridimensional de um portão de castelo impresso em vidro de sílica fundida. (NeptunLab / KIT) A técnica de impressão 3D tem vantagens sobre os métodos de não impressão de fabricar pequenos modelos de vidro, pois não requer condicionamento químico, que usa ácido fluorídrico perigoso, e pode ter cavidades e canais fechados, o que não é possível no vidro tradicional. -sopro. E potencialmente tem uma vantagem de velocidade em relação aos métodos de não impressão da produção de vidro.
Para sua pesquisa, a equipe de Rapp usou uma impressora barata, não modificada, de um tipo que poderia ser comprada por qualquer entusiasta da casa.
“É uma plataforma tecnológica bem estabelecida em termos de maquinário e é um material bem conhecido e reconhecido”, diz Rapp. "A única coisa que fizemos foi a ponte entre os dois."
A pesquisa da equipe foi publicada este mês na revista Nature .
A Rapp criou uma empresa para comercializar a técnica. Ele espera ter um primeiro produto no mercado até o final do ano.
