L’impression 3D de verre, on vous explique tout !

Le verre ou cristal est un matériau inorganique dur, fragile, transparent et amorphe que l’on trouve dans l’environnement naturel, bien qu’il puisse également être produit par l’homme. Dans le domaine de la fabrication additive, c’est un matériau peu commun, mais qui peut être traité pour créer, couche par couche, des pièces originales en verre. Grâce aux recherches émergentes autour de cette méthode de fabrication, l’impression 3D de verre gagne en popularité et incite de plus en plus d’entreprises à développer leurs propres solutions. De plus, cette technologie attire l’attention des scientifiques et des artistes car elle offre de nouvelles voies pour la fabrication de verre. Continuez à lire ce guide complet pour en savoir plus sur l’impression 3D de verre, ses caractéristiques, avantages, limitations et applications les plus remarquables.

Caractéristiques de l’impression 3D de verre

Avant de plonger dans le processus de fabrication lui-même, jetons un coup d’œil au matériau. Le verre se trouve généralement naturellement sous forme d’obsidienne, générée lorsque la lave volcanique à haute teneur en silice refroidit rapidement, sans former de cristaux. Le type de verre que nous connaissons communément est une option très polyvalente en termes de couleur et de propriétés. En effet, bien que nous parlions tout le temps du verre en général, nous pouvons en réalité trouver différentes variantes. Selon que nous travaillons avec du verre sodocalcique, du verre artistique, du verre cristallin ou des bouteilles recyclées, la température de fabrication peut varier légèrement pour obtenir les résultats souhaités.

Comme pour tout processus d’impression 3D, nous commençons par passer le design par un slicer ou un logiciel de découpe pour générer les G-Codes. Ensuite, les cartouches de verre doivent être insérées dans la machine par un trou qui les conduit à l’élément chauffant. Il est chauffée jusqu’à obtenir la température optimale de fabrication, avant de passer par la buse de l’imprimante. Il faut garder à l’esprit que, bien que ce processus de dépôt couche par couche soit très similaire au FDM déjà connu, travailler avec du verre nécessite des températures de fusion très élevées. Bien que cela dépende du type de verre, la température doit être d’environ 1300°C pour pouvoir être extrudée et appliquée sur le plateau de fabrication.
Pendant la fabrication, la pièce située dans une chambre fermée est maintenue à environ 400°C jusqu’à la fin du processus. C’est alors que commencera le refroidissement lent du modèle à température ambiante. Une fois refroidies, les pièces peuvent nécessiter certains post-traitements, bien que, en général, elles soient presque prêtes à être utilisées. L’impression 3D de verre en est encore à ses débuts et continue de croître progressivement. C’est pourquoi la configuration spécifique des imprimantes et les recommandations peuvent varier à mesure qu’elle se développe.

Avantages et applications

Un des avantages les plus évidents de la fabrication additive de verre est sa relation avec le recyclage. Le verre est un matériau qui peut être recyclé encore et encore sans que cela n’affecte ses propriétés. En termes de conception, le verre fabriqué de manière additive permet de créer des lignes précises, des courbures uniques et des géométries internes. De plus, le passage de la lumière à travers le verre imprimé en 3D crée un effet d’aurore, dispersant et réfléchissant la lumière à travers les lignes et les couches superficielles.

En termes d’applications, le verre imprimé en 3D est principalement utilisé pour la création d’objets purement esthétiques. Étant un matériau fragile, il n’est généralement pas utilisé dans les industries dans lesquelles des propriétés mécaniques élevées sont requises, telles que la résistance ou la durabilité. Les secteurs qui peuvent le plus bénéficier des avantages de l’impression 3D de verre comprennent l’art, l’architecture, l’optique et la bijouterie. La recherche scientifique est également une autre application où la fabrication additive de verre joue un rôle important. Il s’agit d’un atout expérimental indispensable dans plusieurs domaines STEM en raison de ses propriétés intrinsèques et de la nécessité de personnalisation offerte par l’impression 3D.

Principaux fabricants du marché

Une des entreprises connues pour sa solution d’impression 3D de verre est Maple Glass Printing, avec sa solution Maple 3. Avec un volume maximal de fabrication de 170 x 200 x 300 mm, cette machine est capable de créer des pièces en verre à grande vitesse. De plus, la société a développé un dispositif appelé Vitri-Glass qui transforme les déchets de verre recyclé et broyé en barres de diamètre compris entre 3,5 et 6 mm pour être utilisées avec son imprimante 3D.
Un autre nom à prendre en compte sur ce marché est celui de Nobula3D. Cette entreprise suédoise travaille avec cette technologie en attendant de formaliser un brevet qui lui permettra de lancer sur le marché son imprimante 3D de bureau pour le verre. Enfin, le groupe de recherche de Neri Oxman, au Massachusetts Institute of Technology (MIT), a été l’un des premiers à étudier cette méthode de fabrication. À ce jour, il vend des pièces décoratives imprimées en 3D dans son studio Evenline. Bien qu’ils n’aient pas encore commercialisé leur solution, ils mettent au moins leurs œuvres 3D à la disposition du public. Et bien qu’il n’y ait actuellement pas beaucoup plus d’acteurs développant ce processus, on s’attend à ce que l’impulsion massive de la recherche permette de mettre sur le marché plus de technologies de ce type.

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*Crédits photo de couverture : MIT