Imprimir vidrio empieza a ser posible. Gracias a la tecnología 3D estándar, un equipo del Instituto Karlsruhe de Tecnología de Alemania ha conseguido fabricar pequeños panes pretzel y castillitos en este material.

Ahora se trata de ir más allá y producir estructuras de alta calidad óptica adecuadas para el diseño de lentes y filtros complejos, tal y como señala el autor de la investigación, Bastian E. Rapp, en Nature.

Las impresoras 3D son fáciles de usar y permiten modelar prácticamente cualquier objeto con un software adecuado. Están al alcance del usuario doméstico. Sin embargo, su principal limitación es el escaso rango de materiales con el que se pueden fabricar los objetos.

Fabricar lentes y filtros de forma rápida y barata

El vidrio tiene una serie de propiedades muy útiles que no tienen los plásticos. No arde. Es un buen aislante eléctrico y térmico. Es de gran utilidad en óptica. Se obtiene a unos 1500 °C a partir de arena de sílice –arena–(SiO2), sosa (Na2CO3) y carbonato de calcio –conchas– (CaCO3).

La creación de estructuras a medida, especialmente de cristales de alta pureza, es algo difícil. Son necesarias altas temperaturas de procesamiento o productos químicos agresivos.

Celdas expuestas a 800ºC hechas con una impresora 3D de vidrio

Celdas de vidrio impreso, expuestas a 800ºC.

La nueva técnica, diseñada por el ingeniero Bastian E. Rapp y sus colegas, supera este problema utilizando un nanocompuesto de sílice de flujo libre denominado “vidrio líquido”.  Introducido en el tanque de una impresora estándar 3D se pueden producir formas complejas que luego se tratan con calor para producir sílice fundido de calidad óptica.

Es decir: se mezcla polvo de vidrio (sílice) con un líquido, con el que formará un polímero (una estructura de átomos compleja). Los polímeros sí se pueden introducir en el tanque de material de la impresora 3D, como la tinta en una convencional de papel.

Se imprime, así, una figura que tendrá un aspecto plástico. La escultura se introduce en un horno durante horas. Ahí, a altísimas temperaturas, todo arde y se convierte en cenizas, excepto el vidrio, que se compacta y endurece, quedando con la forma del polímero inicial, que era su esqueleto.

La nueva técnica produce superficies con suficiente claridad y reflectividad. Eso es lo que permite una amplia gama de aplicaciones ópticas. “El proceso también ayuda a que uno de los materiales conocidos más antiguos sea accesible a las técnicas de impresión 3D del siglo XXI”, concluyen los autores.

Impresoras que soplan vidrio

Hasta ahora no era posible introducir vidrio en una impresora 3D, pero sí se podía adaptar la máquina para que soplase vidrio.

Esta técnica, probada por el MIT Media Lab, está basada en la tradicional forma de crear objetos de cristal: someter el sílice y otras sales a temperaturas enormes para, después, moldear el cristal en estado no sólido. La impresora desarrollada allí podía jugar con la pasta de vidrio para, después, inyectarlo a través de un cabezal. Todo ello, manteniendo la incandescencia.

El proceso es menos eficiente y no permite crear cualquier figura previamente modelada en ordenador. Pero, sin duda, resulta particularmente bello.