11/09/2015 - Avancées en technologie d'impression 3D pour verre

Menéame

Enquêteurs du matériel Laboratoire de verre de l'Institut technologique du Massachusetts (MIT) viennent de développer le premier prototype d'imprimante 3D capable d'imprimer avec du verre fondu et de fabriquer ainsi des objets optiquement transparents couche à couche, suivant des instructions numériques.

Jusqu'à présent, il était déjà possible d'utiliser de petits granulés de verre sur un lit de poudre avec des techniques conventionnelles d'impression 3D comme processus de jet ou de frittage, mais les produits créés étaient opaques. Avec cette nouvelle avancée, le type de matériaux pouvant être utilisés comme encre dans les imprimantes 3D est augmenté en incorporant le type de verre transparent.

Impression à haute température

L'aspect le plus difficile de l'impression de verre est qu'elle doit se produire à des températures extrêmement élevées. Pour que le matériau coule suffisamment vite pour passer par la buse, le matériau doit être maintenu à une température supérieure à 1000 degrés Celsius.

Ces exigences thermiques du matériau lui-même obligent l'imprimante à avoir besoin de différents systèmes de chauffage pour chaque phase du processus de fabrication. L'encre de verre fondue est stockée dans un creuset au-dessus de la buse, où les serpentines de chauffage maintiennent la température désirée. Le verre coule du creuset à une buse spéciale, où d'autres serpentines de chauffage le gardent à une température suffisante pour couler et ne pas coller à l'intérieur de la buse.

Enfin, les objets sont fabriqués à l'intérieur d'une troisième chambre de chauffage, qui se maintient juste au-dessus de la température à laquelle le verre est solidifié. Cela permet aux objets imprimés de refroidir progressivement et de se contrôler afin d'éviter leur rupture ou fragmentation.

Sélection de la buse d'impression

Selon Peter Houk, le directeur du laboratoire de verre de MIT, trouver une buse appropriée pour l'impression de verre a été une tâche difficile. Pour que cela fonctionne, il doit être fait d'un matériau qui en plus d'endurer les températures élevées, éviter que le verre soit collé à lui.

"À ces températures élevées, presque tout veut s'accrocher au verre," dit Houk. Les buses de platine sont utilisées dans certaines industries pour les procédés de fabrication en verre, mais elles sont très chères. Au lieu de cela, le groupe a été décidé par une buse spécialisée faite de oxyde d'aluminium.

La machine imprime verre sodium-propène, une famille de verres utilisés pour la fabrication de différents types d'objets quotidiens, allant de simples verres à des verres pour fenêtres. Mais des verres comme le Pyrex pourraient en principe être imprimés aussi par cette nouvelle méthode, mais à des températures encore plus élevées.

Houk, avec son équipe technique, s'emploie également à développer la connaissance des caractéristiques mécaniques et optiques des objets imprimés par cette méthode 3D, et en parallèle à essayer de connaître les limitations de conception imposées par l'imprimante elle-même, y compris les angles auxquels l'intégrité structurelle peut être imprimée et maintenue, et le rayon de rotation de l'appareil imprimant motorisé.

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