Deutsch
English
Italiano
Stampa 3D del vetro (LGM): componenti trasparenti in vetro di quarzo
Nella stampa 3D del vetro con Lithography-based Glass Manufacturing (LGM) si realizzano componenti in vetro di quarzo. Sul PROTIQ Marketplace il processo si basa sulla tecnologia di Glassomer: un composito liquido di polvere di vetro fine e legante organico fotoindurente viene esposto strato dopo strato mediante stereolitografia. Il pezzo verde stampato viene poi sottoposto a deceraggio e sinterizzazione – ne nasce un componente in vero vetro.
Poiché la forma nasce con la stampa 3D, si possono realizzare geometrie complesse – anche canali e cavità con aperture – senza utensili. Il vetro di quarzo sinterizzato è trasparente, ha una temperatura massima di impiego di 1.000 °C e si dilata pochissimo con il calore. La stampa 3D del vetro è quindi adatta a prototipi, pezzi singoli e piccole serie in vetro che in modo convenzionale si potrebbero realizzare solo con grande sforzo.
La stampa 3D del vetro in sintesi
- Principio del processo
- Esposizione stereolitografica di un composito di vetro liquido, seguita da deceraggio e sinterizzazione in vetro
- Materiale
- Vetro di quarzo (fused silica), purezza 99,9 %
- Dimensioni massime del componente
- 164 × 90 × 150 mm
- Spessore delle pareti
- da 0,8 a 5 mm
- Quantità
- da 1 a 10.000 pezzi all’anno, a seconda della geometria
Valori indicativi, non proprietà garantite. Fanno fede le indicazioni del fornitore nel processo d’ordine o nell’offerta.
Come funziona
Come funziona la stampa 3D del vetro?
Il materiale di partenza è un composito liquido di polvere di vetro fine e un legante organico fotoindurente. Viene esposto strato dopo strato mediante stereolitografia; nei punti esposti il legante indurisce – si forma un pezzo verde biancastro e opaco. A circa 600 °C il legante viene rimosso (deceraggio), a circa 1.300 °C le particelle di vetro si addensano in vetro di quarzo denso e trasparente (sinterizzazione).
- 1 Una sorgente luminosa (ad es. un proiettore) espone la sezione, qui dal basso attraverso il fondo trasparente della vasca
- 2 Vasca con composito liquido di polvere di vetro e legante fotoindurente
- 3 La piattaforma di costruzione si immerge nel materiale e si solleva di nuovo dopo l’esposizione
- 4 Pezzo verde: particelle di vetro nel legante indurito, biancastro e opaco, qui costruito capovolto sulla piattaforma
- 5 Le strutture di supporto collegano il componente e la piattaforma di costruzione
- 6 Pezzo verde dopo la stampa
- 7 Deceraggio a circa 600 °C: il legante viene rimosso, rimane un corpo di vetro poroso
- 8 Sinterizzazione a circa 1.300 °C: le particelle di vetro si addensano in vetro di quarzo trasparente, il componente si ritira in modo uniforme
- Preparare i dati Il modello 3D viene orientato, dotato di strutture di supporto, ingrandito per compensare il ritiro di sinterizzazione e suddiviso in strati.
- Stampa La sezione viene esposta strato dopo strato e in questi punti il composito indurisce.
- Pulire il pezzo verde Il pezzo verde viene staccato dalla piattaforma di costruzione e liberato dal materiale in eccesso. Si comporta in modo simile alla plastica, per cui le strutture di supporto si rimuovono facilmente.
- Deceraggio In un forno il legante viene rimosso a circa 600 °C. Rimane un corpo poroso di particelle di vetro.
- Sinterizzazione A circa 1.300 °C le particelle di vetro si addensano in vetro di quarzo denso e trasparente. La forma rimane invariata, il componente si ritira in modo uniforme in tutte le direzioni – il ritiro viene calcolato nella preparazione dei dati.
- Superficie Senza rivestimento gli strati di stampa restano visibili sulla superficie. Un rivestimento leviga la superficie e aumenta la trasparenza, ma riduce la precisione dimensionale.
Stampa 3D o convenzionale?
Quando conviene la stampa 3D del vetro rispetto alla lavorazione convenzionale del vetro?
In modo convenzionale i componenti in vetro di quarzo vengono rettificati, forati e lucidati a partire da semilavorati oppure formati a caldo a temperature molto elevate – un processo oneroso, in cui geometrie interne complesse sono difficilmente realizzabili. La stampa 3D del vetro costruisce il componente direttamente dai dati 3D. Conviene soprattutto per geometrie complesse, prototipi e piccole quantità.
| Stampa 3D del vetro | Lavorazione convenzionale del vetro | |
|---|---|---|
| Utensili | nessuno stampo e nessun utensile necessario | stampo, utensile o lavorazione complessa necessari |
| Geometria | possibili forme complesse, anche canali e cavità con aperture | limitata da utensili, rettifica e formatura |
| Precisione dimensionale | ± 250 µm (senza rivestimento), ± 500 µm (con rivestimento) | tolleranze molto strette possibili grazie a rettifica e lucidatura |
| Quantità | da 1 a 10.000 pezzi all’anno, a seconda della geometria | la formatura con utensili conviene soprattutto per grandi quantità, i pezzi singoli richiedono lavorazioni complesse |
Quale strada sia più adatta al tuo componente dipende da geometria, dimensioni, precisione e quantità. Carica il tuo file e guarda le offerte disponibili nel configuratore – oppure contattaci se vuoi discutere il tuo progetto.
↑ Torna alla panoramicaVantaggi
Quali sono i vantaggi della stampa 3D del vetro?
La stampa 3D del vetro unisce la libertà di progettazione della stampa 3D alle proprietà del vetro di quarzo: trasparente, resistente alla temperatura e resistente alla maggior parte delle sostanze chimiche.
Vero vetro di quarzo
Dopo la sinterizzazione il componente è in vetro di quarzo con una purezza del 99,9 %.
Trasparente
I componenti sono trasparenti. Un rivestimento leviga la superficie e aumenta ulteriormente la trasparenza.
Resistente alla temperatura
La temperatura massima di impiego del vetro di quarzo sinterizzato è di 1.000 °C.
Dilatazione termica minima
Con 0,52 · 10−6/K il coefficiente di dilatazione termica è prossimo allo zero.
Resistente e limpido a lungo
Il vetro di quarzo è resistente alla maggior parte degli acidi e dei solventi e resta limpido a lungo senza ingiallire – a differenza di molte plastiche trasparenti.
Forme complesse senza utensili
Canali e cavità con aperture e forme libere nascono direttamente dai dati 3D – la fattibilità dipende da lunghezza e diametro.
Materiale
Di che vetro sono fatti i componenti in vetro stampati in 3D?
Sul PROTIQ Marketplace la stampa 3D del vetro offre componenti in vetro di quarzo (fused silica) con una purezza del 99,9 %. Vengono realizzati con la tecnologia di Glassomer.
Il vetro di quarzo è composto quasi interamente da biossido di silicio. È duro, resistente alla temperatura, resistente alla maggior parte degli acidi e dei solventi e si dilata pochissimo quando viene riscaldato. L’acido fluoridrico e le basi forti, però, attaccano il vetro di quarzo. Quali opzioni sono attualmente disponibili lo vedi nel configuratore dopo il caricamento – lì trovi anche la scheda tecnica del fornitore.
Valori caratteristici del vetro di quarzo stampato in 3D
| Proprietà | Valore |
|---|---|
| Tipo di vetro / purezza | Vetro di quarzo (fused silica) / 99,9 % |
| Densità | 2,2 g/cm³ |
| Durezza Vickers | 980 HV |
| Resistenza a flessione | 115 MPa |
| Coefficiente di dilatazione termica | prossimo allo zero (0,52 · 10−6/K) |
| Temperatura massima | 1.000 °C |
Valori tratti dalla scheda tecnica sul PROTIQ Marketplace (aggiornata a 11/2024), che non costituiscono una garanzia delle proprietà. I valori dipendono dalla conduzione del processo e dalla geometria del componente. Fanno fede le indicazioni del fornitore.
↑ Torna alla panoramicaDati tecnici
Quali dati tecnici e regole di progettazione valgono per la stampa 3D del vetro?
I componenti in vetro possono raggiungere 164 × 90 × 150 mm. Lo spessore delle pareti è compreso tra 0,8 e 5 mm, i fori sono possibili a partire da 0,7 mm di diametro. Le tolleranze sono di ± 250 µm per i componenti senza rivestimento e di ± 500 µm per quelli con rivestimento.
| Caratteristica | Valore |
|---|---|
| Dimensioni massime del componente | 164 × 90 × 150 mm (X × Y × Z); al caricamento viene verificato automaticamente se il componente rientra nel volume di costruzione |
| Spessore delle pareti | min. 0,8 mm, max. 5 mm |
| Fori | Diametro da 0,7 mm |
| Tolleranze senza rivestimento | ± 250 µm (X, Y, Z) |
| Tolleranze con rivestimento | ± 500 µm (X, Y, Z) |
| Superficie senza rivestimento | massima precisione dimensionale, gli strati di stampa restano visibili |
| Superficie con rivestimento | superficie liscia e maggiore trasparenza, minore precisione dimensionale |
| Quantità | da 1 a 10.000 pezzi all’anno, a seconda della geometria |
| Formati di file | STL, STEP |
Valori tratti dalla scheda tecnica sul PROTIQ Marketplace (aggiornata a 11/2024). Le tolleranze possono variare a seconda della geometria del componente. Fanno fede le indicazioni del fornitore nel processo d’ordine o nell’offerta.
Quanto possono essere lunghe le sporgenze senza supporto?
La lunghezza possibile di una sporgenza senza struttura di supporto dipende dal suo angolo α rispetto all’orizzontale: più la sporgenza è piatta, più deve essere corta.
| Angolo α rispetto all’orizzontale | Lunghezza massima della sporgenza L senza supporto |
|---|---|
| sotto 30° | 1 mm |
| da 30° a meno di 50° | 15 mm |
| da 50° a 90° | 40 mm |
A cosa fare attenzione nella progettazione
- Rispettare lo spessore delle pareti Prevedi pareti tra 0,8 e 5 mm. Pareti più sottili non sono previste; le zone più massicce andrebbero suddivise o svuotate.
- Limitare le sporgenze Le sporgenze piatte sono possibili senza supporto solo per brevi tratti. Le superfici più ripide (da 50° a 90°) possono sporgere fino a 40 mm.
- Fori non troppo piccoli Fori e canali dovrebbero avere un diametro di almeno 0,7 mm e presentare aperture, in modo da poter rimuovere il materiale in eccesso.
- Scegliere la superficie in base allo scopo Se conta la precisione dimensionale, la variante senza rivestimento è la scelta migliore. Per superfici lisce e il più possibile trasparenti è indicato il rivestimento.
- Raggi invece di spigoli vivi Il vetro è duro, ma fragile. Spigoli vivi e intagli fungono da punti deboli – prevedi raggi sugli spigoli e negli angoli interni.
- Chiarire le superfici funzionali Per accoppiamenti o requisiti ottici contattaci prima dell’ordine – a seconda dei requisiti può essere necessaria una post-lavorazione.
Limiti e alternative
Quando un altro processo è la scelta migliore?
- Precisione dimensionale Con ± 250 µm (senza rivestimento) o ± 500 µm (con rivestimento), la stampa 3D del vetro non è adatta a tolleranze molto strette senza post-lavorazione.
- Dimensioni del componente e spessore delle pareti I componenti sono limitati a 164 × 90 × 150 mm e a spessori delle pareti da 0,8 a 5 mm. Non sono possibili parti in vetro massicce.
- Superficie Senza rivestimento gli strati di stampa restano visibili. Per applicazioni ottiche con elevati requisiti di superficie, chiarisci prima con noi l’idoneità.
- Fragilità Il vetro è duro, ma fragile. Per componenti soggetti a urti o impatti sono di norma più adatti altri materiali.
| Processo | Punti di forza | Può essere la scelta migliore se … |
|---|---|---|
| Stampa 3D della ceramica (LCM) | Componenti in ceramica tecnica con elevata resistenza e durezza | … resistenza e durezza sono più importanti della trasparenza |
| Stereolitografia (SLA) | Dettagli fini e superfici lisce in plastica | … basta un prototipo o un modello dimostrativo in plastica |
Lithography-based Glass Manufacturing (LGM) e le altre denominazioni di processi, materiali, marchi e aziende citate sono marchi o denominazioni dei rispettivi titolari. La loro menzione serve solo a descrivere il processo o i materiali.
↑ Torna alla panoramicaApplicazioni
Per cosa si usa la stampa 3D del vetro?
La stampa 3D del vetro può essere adatta a componenti per i quali sono richieste trasparenza, resistenza alla temperatura o resistenza chimica – ad esempio per prototipi in vetro come design di bottiglie e confezioni da testare senza costosi stampi per vetro, per componenti funzionali, componenti per la ricerca e lo sviluppo, oltre che per oggetti di design, arte e gioielli. Il vetro di quarzo è impiegato anche in settori come la tecnologia medicale.
↑ Torna alla panoramicaOrdinare
Come ordino componenti in vetro stampati in 3D?
Carica il tuo file 3D, scegli materiale e processo e guarda le offerte disponibili.
- Carica il file Carica i tuoi dati 3D nel configuratore. Viene verificato automaticamente se il componente rientra nel volume di costruzione.
- Scegli il materiale Scegli tra oltre 160 materiali e oltre 12 processi – ad esempio il vetro di quarzo con la stampa 3D del vetro.
- Controlla l’offerta Di norma vedi subito prezzo e tempo di produzione dei fornitori disponibili.
- Ordina Ordini direttamente online al prezzo selezionato.
Se un’opzione non è selezionabile direttamente, chiedici pure.
↑ Torna alla panoramicaFAQ
Domande frequenti sulla stampa 3D del vetro
Come funziona la stampa 3D del vetro?
Un composito liquido di polvere di vetro e legante fotoindurente viene esposto strato dopo strato mediante stereolitografia. Il pezzo verde stampato viene poi sottoposto a deceraggio a circa 600 °C e sinterizzato a circa 1.300 °C in vetro di quarzo denso.
Si può produrre vetro di quarzo con la stampa 3D?
Sì. Dopo la sinterizzazione il componente è in vetro di quarzo (fused silica) con una purezza del 99,9 %. Il legante della stampa viene rimosso termicamente durante il deceraggio.
Quanto possono essere grandi i componenti in vetro stampati in 3D?
Fino a 164 × 90 × 150 mm. Al caricamento viene verificato automaticamente se il tuo componente rientra nel volume di costruzione.
Quanto sono precisi i componenti in vetro stampati in 3D?
Le tolleranze sono di ± 250 µm per i componenti senza rivestimento e di ± 500 µm per quelli con rivestimento. A seconda della geometria possono variare.
Quanto sono trasparenti i componenti in vetro stampati in 3D?
I componenti sono trasparenti. Senza rivestimento gli strati di stampa restano visibili sulla superficie. I componenti con rivestimento raggiungono la massima trasparenza, ma sono meno precisi dimensionalmente.
Quali spessori delle pareti sono possibili nella stampa 3D del vetro?
Lo spessore delle pareti è compreso tra 0,8 e 5 mm. I fori sono possibili a partire da un diametro di 0,7 mm.
Quanto costa un componente in vetro stampato in 3D?
Il prezzo dipende tra l’altro da volume, dimensioni, finitura superficiale e quantità. Dopo aver caricato il file, nel configuratore di norma vedi subito i prezzi dei fornitori.
