Objetos de vidro também já podem ser impressos em 3D

Redação do Site Inovação Tecnológica - 02/12/2019

Vários objetos de vidro criados com uma impressora 3D.
[Imagem: Group for Complex Materials/ETH Zurich]

Impressão 3D de vidro

Produzir objetos de vidro usando a impressão 3D não é fácil. Apenas alguns grupos de pesquisadores em todo o mundo conseguiram produzir vidro usando fabricação aditiva.

Alguns criaram objetos imprimindo vidro fundido, mas a desvantagem é que isso requer temperaturas extremamente altas e equipamentos resistentes ao calor. Outros usaram partículas de cerâmica em pó, que podem ser impressas a temperatura ambiente e depois sinterizadas para criar vidro; no entanto, isso só permite imprimir objetos simples.

Por isso surpreendeu quando pesquisadores do Instituto Federal de Tecnologia de Zurique, na Suíça, conseguiram imprimir objetos de vidro complexos usam a estereolitografia, uma das primeiras técnicas de impressão 3D desenvolvidas, ainda na década de 1980.

David Moore e seus colegas conseguiram isto graças a uma resina especial que contém um plástico, e moléculas orgânicas, às quais são ligados os precursores do vidro.

A resina pode ser processada e curada pela técnica tradicional, com irradiação com luz UV. Onde quer que a luz atinja a resina, ela endurece porque os componentes sensíveis à luz do polímero reticulam nos pontos iluminados. Os monômeros de plástico combinam-se para formar uma estrutura semelhante a um labirinto, criando o polímero. Finalmente, as moléculas portadoras de cerâmica preenchem os interstícios desse labirinto.

A técnica também permite modificar a microestrutura, camada por camada, misturando sílica com borato ou fosfato e adicionando-a à resina. Objetos complexos podem ser feitos de diferentes tipos de vidro, ou mesmo combinados no mesmo objeto.

O objeto que sai da impressora (esquerda) é aquecido a 600 graus para eliminar a estrutura plástica. Em uma segunda etapa de queima, o objeto se torna vidro (direita).
[Imagem: Group for Complex Materials/ETH Zurich]

Queima do vidro

Falta então o passo final. A matriz impressa é aquecida a duas temperaturas diferentes: a 600 °C, para queimar a estrutura do polímero e, em seguida, a cerca de 1000 °C, para densificar a estrutura cerâmica em vidro.

Durante o processo de queima, os objetos encolhem significativamente, mas ficam transparentes e duros como o vidro comum.

Esses objetos de vidro impressos em 3D são bem pequenos, e tudo indica que a técnica não será adequada para imprimir objetos de vidro grandes, como garrafas, copos ou vidros para janelas.

No entanto, assim que a equipe solicitou uma patente da tecnologia, um grande fabricante de vidrarias da Suíça entrou em contato e já está negociando o licenciamento da patente - sem especificar quais produtos a empresa pretende produzir com a tecnologia.

Bibliografia:

Artigo: Three-dimensional printing of multicomponent glasses using phase-separating resins
Autores: David G. Moore, Lorenzo Barbera, Kunal Masania, André R. Studart
Revista: Nature Materials

DOI: 10.1038/s41563-019-0525-y                                                                                                                       CP2