Este nuevo método de impresión 3D podría abaratar la fibra óptica

Sep 13, 2023

Isabel Montalbano | 02 de diciembre de 2019

Un nuevo proceso de impresión 3D desarrollado por investigadores de la Universidad de Tecnología de Sydney, Australia, podría reducir drásticamente el costo de fabricación de fibras ópticas de vidrio. Esto no solo conduciría a reducciones de costos en la fabricación de los cables de fibra óptica notoriamente costosos para redes de telecomunicaciones, sino que también podría conducir a nuevos diseños y aplicaciones.

El proceso de fabricación actual requiere tubos giratorios en un torno con núcleos de fibra que estén centrados con precisión, lo que requiere mucha mano de obra, dijo John Canning, quien dirigió el equipo de investigación.

El nuevo proceso relaja algunos de los requisitos de geometría, que es una de las partes más complejas del proceso.

"Con la fabricación aditiva, no es necesario que la geometría de la fibra esté centrada", dijo Canning en un comunicado de prensa. "Esto elimina una de las mayores limitaciones en el diseño de fibra y reduce en gran medida el costo de fabricación de la fibra".

El equipo publicó un artículo sobre su trabajo en la revista Optics Letters.

Una evolución en la fabricación.

Los investigadores dijeron que su invención se basó en investigaciones anteriores en las que fabricaron fibra utilizando un material polimérico a partir de una preforma impresa en 3D. Anteriormente, había sido un gran desafío usar sílice en este tipo de proceso de impresión debido a las altas temperaturas (más de 1900 grados Celsius) requeridas para imprimir vidrio.

"Gracias a una combinación novedosa de materiales e integración de nanopartículas, hemos demostrado que es posible imprimir en 3D una preforma de sílice", dijo Canning en el comunicado de prensa.

Para fabricar vidrio de sílice, Canning y su equipo usaron una impresora 3D de proyección de luz directa (DLP), que está disponible comercialmente y generalmente se usa para crear objetos de polímero. Para este tipo de fabricación, el impresor utiliza un proyector de luz digital para polimerizar monómeros fotorreactivos.

Crear un objeto de sílice requería modificar el proceso y los materiales utilizados. Por el lado de los materiales, los investigadores agregaron nanopartículas de sílice al monómero en cantidades del 50 por ciento o más en peso.

Luego diseñaron un objeto cilíndrico impreso en 3D que contenía un orificio para un núcleo e insertaron la mezcla de materiales de polímero y nanopartículas en el orificio. Esta vez, sin embargo, cambiaron un poco la fórmula, agregando germanosilicato a las nanopartículas de sílice. Esto creó un índice de refracción más alto para permitir la integración de una variedad de dopantes, dijeron los investigadores.

El siguiente paso en el proceso requirió un proceso de calentamiento único llamado desaglomeración, que eliminó el polímero de la mezcla de materiales para dejar solo nanopartículas de sílice unidas por fuerzas intermoleculares.

Finalmente, al aumentar aún más la temperatura, los investigadores fusionaron las nanopartículas en una estructura sólida que podría insertarse en una torre de tiro, donde una vez más calentaron y también tiraron del objeto para crear la fibra óptica.

El camino a la comercialización

Para validar su proceso, los investigadores fabricaron una preforma equivalente a una fibra de germanosilicato estándar que podría usarse para crear fibras multimodo o monomodo, dijo Canning.

Se encontraron con una limitación en su trabajo cuando observaron altas pérdidas de luz en las primeras fibras ópticas que imprimieron, reconocieron. Sin embargo, Canning dijo que desde entonces identificaron el problema y están trabajando para solucionarlo.

"Con más mejoras para limitar las pérdidas de luz, este nuevo enfoque podría reemplazar potencialmente el método convencional basado en tornos para fabricar fibras ópticas de sílice", dijo en un comunicado de prensa.

El uso de este proceso en lugar de la fabricación actual reduciría los costos en todos los ámbitos, no solo en los costos de fabricación y materiales, sino también en términos de mano de obra, ya que también reduce la capacitación y el factor de peligro que enfrentan los trabajadores de producción, dijo Canning.

Actualmente, el equipo busca asociarse con una importante empresa de fabricación de fibra comercial para mejorar y comercializar la tecnología. Los investigadores también desean acelerar la investigación e impulsar nuevos enfoques de fabricación en este campo.

Elizabeth Montalbano es una escritora independiente que ha escrito sobre tecnología y cultura durante más de 20 años. Ha vivido y trabajado como periodista profesional en Phoenix, San Francisco y la ciudad de Nueva York. En su tiempo libre disfruta del surf, viajar, la música, el yoga y la cocina. Actualmente reside en un pueblo de la costa suroeste de Portugal.

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