Le verre est omniprésent, des produits de haute technologie dans les domaines de l’optique, des télécommunications, de la chimie et de la médecine aux objets du quotidien tels que les bouteilles et les fenêtres. Cependant, la mise en forme du verre repose principalement sur des procédés tels que la fusion, le broyage ou la gravure. Ces procédés sont vieux de plusieurs décennies, exigeants sur le strategy technologique, énergivores et très limités en termes de formes pouvant être réalisées. Pour la première fois, une équipe dirigée par le Prof.Dr Bastian E. Rapp du Laboratoire de Technologie des Procédés du Département d’Ingénierie des Microsystèmes de l’Université de Fribourg, en collaboration avec la start off-up de Freiburg Glassomer, a développé un procédé qui permet de previous du verre facilement, rapidement et sous presque toutes les formes à l’aide du moulage par injection. Les chercheurs ont présenté leurs résultats dans la revue Science.
«Pendant des décennies, le verre a souvent été le deuxième choix en matière de matériaux dans les processus de fabrication vehicle sa formation est trop compliquée, consommatrice d’énergie et inadaptée à la manufacturing de structures à haute résolution», explique Rapp. “Les polymères, en revanche, ont permis tout cela, mais leurs propriétés physiques, optiques, chimiques et thermiques sont inférieures à celles du verre. En conséquence, nous avons combiné le traitement des polymères et du verre. Notre procédé nous permettra de rapidement et de coûter – remplacer efficacement les produits fabriqués en série et les constructions et composants polymères complexes par du verre. ”
Le moulage par injection est le processus le in addition critical dans l’industrie des plastiques et permet la manufacturing rapide et rentable de composants à haut débit dans presque toutes les formes et tailles. Le verre transparent n’a pas pu être moulé dans ce processus jusqu’à présent. Grâce à la nouvelle technologie de moulage par injection Glassomer à partir d’un granulé spécial conçu en interne, il est désormais achievable de mouler également du verre à haut débit à seulement 130 ° C. Les composants moulés par injection de l’imprimante 3D sont ensuite convertis en verre dans un processus de traitement thermique : le résultat est du verre de quartz pur. Ce processus nécessite moins d’énergie que la fusion du verre classique, ce qui se traduit par une efficacité énergétique. Les composants en verre formés ont une qualité de floor élevée, de sorte que des étapes de article-traitement telles que le polissage ne sont pas nécessaires.
Les nouvelles conceptions rendues possibles par la technologie de moulage par injection de verre de Glassomer ont un large éventail d’applications allant de la technologie des données, de l’optique et de la technologie solaire à ce que l’on appelle un laboratoire sur puce et la technologie médicale. «Nous voyons un grand potentiel, en particulier pour les petits composants en verre de haute technologie avec des géométries compliquées. Outre la transparence, le très faible coefficient de dilatation du verre de quartz rend également la technologie intéressante. Les capteurs et les optiques fonctionnent de manière fiable à n’importe quelle température si les composants clés sont en verre », explique le Dr Frederik Kotz, chef de groupe au Laboratoire de technologie des procédés et directeur scientifique (CSO) de Glassomer. “Nous avons également été en mesure de montrer que les revêtements de verre micro-optiques peuvent augmenter l’efficacité des cellules solaires. Cette technologie peut désormais être utilisée pour produire des revêtements de haute technologie rentables avec une stabilité thermique élevée. Il existe un specified nombre d’opportunités commerciales pour ce.”
L’équipe autour de Frederik Kotz et Markus Mader, doctorant au Laboratoire de technologie des procédés, a résolu des problèmes précédemment existants dans le moulage par injection du verre tels que la porosité et l’abrasion des particules. En outre, les étapes clés du processus de la nouvelle méthode ont été conçues pour utiliser l’eau comme matériau de foundation, ce qui rend la technologie additionally respectueuse de l’environnement et furthermore sturdy.
Bastian Rapp est directeur exécutif du Centre de recherche sur les matériaux de Fribourg FMF et membre du groupe d’excellence Systèmes de matériaux vivants, adaptatifs et autonomes en énergie (livMatS) de l’Université de Fribourg, qui développe de nouveaux systèmes de matériaux bio-inspirés. Rapp est également co-fondateur et directeur strategy (CTO) de Glassomer GmbH, qui développe des technologies d’impression 3D haute résolution pour le verre. Ses recherches lui ont valu, entre autres, une bourse de consolidation du Conseil européen de la recherche (CER).
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