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La stampa 3D rompe la barriera di vetro
La gamma di materiali che possono essere utilizzati come inchiostri per la stampa 3D sta rapidamente crescendo in diversità, ma un materiale onnipresente è stato finora assente: il vetro trasparente.
Questo oggetto è stato costruito da una nuova stampante 3D in grado di lavorare con il vetro fuso.
È già possibile utilizzare minuscoli granuli di vetro in un letto di polvere con le tradizionali tecniche di stampa 3D come il getto e la sinterizzazione, ma i prodotti risultano opachi. Ora i ricercatori del MIT hanno dimostrato la prima macchina in assoluto in grado di stampare vetro fuso attraverso un ugello e realizzare oggetti in vetro trasparente strato dopo strato secondo istruzioni digitali.
L'aspetto più impegnativo della stampa su vetro è che deve avvenire a temperature estremamente elevate. Per fluire sufficientemente bene da poter essere estruso attraverso un ugello, il materiale deve essere mantenuto ad una temperatura superiore a 1000 °C.
Per raggiungere questo obiettivo, la stampante necessita di sistemi di riscaldamento separati per ogni fase del processo di produzione. L'inchiostro di vetro fuso è alloggiato in un crogiolo sopra l'ugello, dove le bobine di riscaldamento mantengono la temperatura desiderata. Il vetro scorre dal crogiolo in un ugello personalizzato, dove serpentine di riscaldamento separate lo mantengono abbastanza caldo da fluire e senza attaccarsi all'interno. Infine, gli oggetti vengono costruiti all'interno di una terza camera di riscaldamento, che viene mantenuta appena al di sopra della temperatura alla quale il vetro diventa solido. Ciò consente di raffreddare gli oggetti stampati in modo graduale e controllato in modo che non si rompano.
Trovare un ugello adatto per la stampa del vetro è stato un compito complicato, secondo Peter Houk, capo del MIT Laboratorio di vetro . Per funzionare deve essere realizzato con un materiale in grado di resistere alle alte temperature e resistere al vetro che vi si attacca. A queste temperature elevate quasi tutto vuole aderire al vetro, dice Houk. Gli ugelli in platino sono utilizzati nell'industria per alcuni processi di produzione del vetro, ma sono molto costosi. Invece il gruppo ha optato per un ugello su misura in ossido di alluminio.
La macchina stampa il vetro soda lime, una famiglia di vetri utilizzati in tutto, dai bicchieri per l'acqua alle finestre. Ma occhiali come Pyrex in linea di principio potrebbero essere stampati anche in questo modo, anche se a temperature molto più elevate.
Houk afferma che lui e i suoi colleghi stanno ancora lavorando per comprendere i vincoli di progettazione imposti dalla stampante, compresi gli angoli ai quali è possibile stampare e mantenere l'integrità strutturale e il raggio di sterzata dell'apparato di stampa motorizzato. Il gruppo sta inoltre lavorando per comprendere meglio le caratteristiche meccaniche e ottiche degli oggetti stampati.
Le GIF in questo articolo sono state prese da questo video , per gentile concessione del MIT Media Lab.