Los investigadores han desarrollado una forma de utilizar la impresión 3D para crear una preforma que se pueda dibujar en fibras ópticas de vidrio de sílice, que forman la columna vertebral de la red mundial de telecomunicaciones. Este nuevo método de fabricación no solo podría simplificar la producción de estas fibras sino que también permitiríadiseños y aplicaciones que antes no eran posibles.
"La fabricación de fibra óptica de sílice implica el proceso laborioso de hacer girar tubos en un torno, lo que requiere que el núcleo o los núcleos de la fibra estén centrados con precisión", explicó John Canning, quien dirigió el equipo de investigación de la Universidad de Tecnología de Sydney ".Con la fabricación aditiva, no es necesario centrar la geometría de la fibra. Esto elimina una de las mayores limitaciones en el diseño de la fibra y reduce en gran medida el costo de la fabricación de la fibra ".
En la revista The Optical Society OSA Cartas ópticas , el grupo de Canning en colaboración con el equipo de investigación de Gang-Ding Peng en la Universidad de Nueva Gales del Sur en Sydney informan las primeras fibras de vidrio de sílice extraídas de preformas impresas en 3D.
"Los enfoques de fabricación aditiva, como la impresión 3D, son muy adecuados para cambiar todo el enfoque del diseño y el propósito de la fibra", dijo Canning. "Esto podría, por ejemplo, ampliar las aplicaciones de los sensores de fibra óptica, que superan por mucho a los equivalentes electrónicos en términosde longevidad, calibración y mantenimiento, pero no se han implementado ampliamente debido a su fabricación costosa ".
Traducción de impresión 3D de polímero a vidrio
El nuevo logro se basa en trabajos anteriores en los que los investigadores utilizaron un material polimérico para demostrar la primera fibra extraída de una preforma impresa en 3D. La aplicación de este enfoque a la sílice ha resultado difícil debido a los inmensos desafíos del material, incluidas las altas temperaturas, más de1900 grados Celsius: necesarios para imprimir vidrio en 3D.
"Gracias a una combinación novedosa de materiales y la integración de nanopartículas, hemos demostrado que es posible imprimir en 3D una preforma de sílice", dijo Canning. "Esperamos que este avance genere una gran actividad, incluidos otros enfoques de fabricación aditiva, para acelerareste campo."
En el nuevo trabajo, los investigadores utilizaron una impresora 3D de proyección de luz directa disponible en el mercado. Este tipo de fabricación aditiva es extremadamente precisa y generalmente se usa para crear objetos de polímero mediante el uso de un proyector de luz digital para polimerizar monómeros fotorreactivos.un objeto de sílice, los investigadores agregaron nanopartículas de sílice al monómero en cantidades de 50 por ciento o más en peso. Diseñaron un objeto cilíndrico impreso en 3D que contenía un orificio para un núcleo. Luego insertaron una mezcla similar de polímero y nanopartículas en el orificio, esta vez agregando germanosilicato a las nanopartículas de sílice para crear un índice de refracción más alto. De esta manera, la integración de una gama de dopantes se hace posible.
Luego, los investigadores utilizaron un paso de calentamiento único llamado desunión para eliminar el polímero y dejar solo las nanopartículas de sílice, que se mantienen unidas por fuerzas intermoleculares. Finalmente, elevar la temperatura fusionó aún más las nanopartículas en una estructura sólida que podría insertarseen una torre de extracción donde se calienta y se tira para crear la fibra óptica.
Los investigadores utilizaron su nueva técnica para fabricar una preforma equivalente a una fibra de germanosilicato estándar que podría usarse para crear fibras multimodo o monomodo, dependiendo de las condiciones de dibujo. Aunque observaron grandes pérdidas de luz en las fibras ópticas fabricadas inicialmente, desde entonces han identificado las causas de estas pérdidas y están trabajando para abordarlas.
"La nueva técnica funcionó sorprendentemente bien y se puede aplicar a una gama de procesamiento de material de vidrio para mejorar otros tipos de componentes ópticos", dijo Canning. "Con nuevas mejoras para limitar las pérdidas de luz, este nuevo enfoque podría reemplazar al convencionalmétodo basado en torno para fabricar fibras ópticas de sílice. Esto no solo reduciría los costos de fabricación y materiales, sino que también reduciría los costos de mano de obra porque se reducen la capacitación y los riesgos ".
Los investigadores están interesados en trabajar con una empresa comercial de fabricación de fibra comercial para mejorar y comercializar la tecnología. También planean explorar otros métodos para acelerar la impresión 3D perfeccionándola para diferentes aplicaciones.
Fuente de la historia :
Materiales proporcionado por La sociedad óptica . Nota: El contenido puede ser editado por estilo y longitud.
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