Três

Data: 6 de julho de 2023

Autores: Rena Giesecke e Benjamin Dillenburger

Fonte:Estruturas e Engenharia de Vidro, volume 7, (2022)

DOI:https://doi.org/10.1007/s40940-022-00176-y

A pesquisa apresentada investiga um método de fabricação digital para elementos de construção de vidro personalizados com base em moldes impressos tridimensionalmente (3D). Peças de vidro personalizadas com geometrias específicas geralmente exigem várias etapas de fabricação, artesanato altamente especializado ou maquinário. Os moldes de aço fresado com controle numérico computadorizado são adequados apenas para lotes grandes devido ao seu alto custo e liberdade geométrica limitada. A fundição por cera perdida requer várias etapas de fabricação e pós-processamento. Este artigo investiga um processo acessível e de baixo custo para moldar artefatos de vidro usando moldes impressos em 3D para preencher a lacuna entre elementos de vidro produzidos em massa e elementos de vidro personalizados. Pesquisas anteriores demonstraram o potencial do uso de jateamento de ligantes com ligantes inorgânicos para fundição de vidro. Este artigo investiga uma variedade de métodos de fabricação tradicionais além da fundição de vidro que podem ser combinados com moldes impressos em 3D, incluindo fundição e fundição em forno, moldagem por sopro e slumping.

O objetivo é ampliar as possibilidades de fabricação e fornecer uma gama de abordagens para o vidro tridimensional. O objetivo é simplificar o processo desde o projeto até a produção de elementos tridimensionais de chapa de vidro sólida, oca ou duplamente curvada com alta precisão. Este artigo apresenta investigações sobre técnicas de jateamento de ligantes e considerações sobre materiais, sua resistência ao calor, compatibilidade com diferentes processos de fabricação de vidro e revestimentos para tratamento de moldes. Além disso, a precisão das peças de vidro resultantes é avaliada e são definidas diretrizes de projeto para tipologias de vidro. Tijolos ou folhas de vidro para fachadas com características geométricas possibilitadas pelo método de fabricação apresentado poderiam permitir novas propriedades ópticas, estruturais ou decorativas em elementos de construção.

1.1 Antecedentes

O vidro desempenhou um papel essencial na história da cultura e da arquitetura e foi descoberto pela primeira vez pelos humanos na Idade do Bronze, em meados do terceiro milênio aC, na Mesopotâmia (Wight 2011). No período romano, os objetos domésticos eram feitos por fundição de frita, que envolvia a fusão de pequenos grânulos de vidro sob calor dentro de um molde. Desde então, a moldagem de vidro tem desempenhado um papel essencial na fabricação de vidro. No século I aC, os fenícios inventaram o sopro de vidro para fabricar artefatos ocos, como vasos e garrafas. Os romanos foram os primeiros a usar pequenas peças de vidro fundido parcialmente transparentes em edifícios em 100 dC (McGrath e Frost 1937). A partir do século XVIII, o vidro soprado cilíndrico ou vidro coroa foi usado para produzir vidraças. O arquiteto suíço Gustave Falconnier modificou o processo tradicional de moldagem por sopro de garrafas, utilizando moldes de aço para fabricar tijolos de vidro ocos para fins arquitetônicos (Jeandrevin 2018).

Em 1887, a moldagem por sopro industrial permitiu a produção em massa de vasos e objetos domésticos. Em 1959, a invenção do processo de vidro float permitiu a produção em massa de vidro float como um produto padronizado para construção (Pilkington 1969). Hoje, as peças de vidro produzidas em massa cobrem um mercado significativo em todo o mundo (Statista 2021), enquanto o vidro personalizado é uma indústria em declínio (Guardian 2021). Os moldes produzidos em massa para componentes de vidro são normalmente feitos de aço inoxidável ou grafite, enquanto para objetos de vidro personalizados os moldes são normalmente feitos usando prensagem de areia ou moldes de gesso-sílica. A escolha do método de moldagem depende da precisão necessária, da geometria e do número de produção das peças, e o material de moldagem é específico para o método de processamento de vidro aplicado. Para o método de prensagem de areia, um padrão de madeira é prensado em uma mistura de areia, argila e bentonita antes da fundição para o processo de moldagem de padrão de areia.

Para a técnica de cera perdida, um positivo de cera ou plástico é esculpido manualmente, ou fresado em CNC, seguido por uma mistura de gesso e sílica moldada ao redor do positivo (Feinberg 1983). No entanto, a técnica é demorada e trabalhosa, e a superfície do vidro em contato com o molde resulta em uma superfície áspera que requer pós-processamento para um resultado transparente que provavelmente afetará a precisão do objeto de vidro. Embora os moldes de aço fresados ​​CNC sejam altamente benéficos para aplicações em grande escala e elementos de alta precisão com tamanhos de lote elevados (Oikonomopoulou et al. 2018), eles são muito caros para pequenos números de produção e parcialmente limitados em complexidade geométrica. Embora alguns moldes de aço multicomponentes possam permitir a fabricação de peças complexas, eles não podem produzir rebaixos em peças complexas porque o molde não pode ser removido.