Le verre est omniprésent dans les produits de haute technologie dans les domaines de l'optique, télécommunications, chimie et médecine, et dans les objets du quotidien tels que les bouteilles et les fenêtres. Cependant, le façonnage du verre est principalement basé sur des procédés tels que la fusion, meulage ou gravure. Ces processus sont vieux de plusieurs décennies, technologiquement exigeant, énergivore et fortement limité en termes de formes réalisables. Pour la première fois, une équipe dirigée par le Prof. Dr. Bastian E. Rapp du Laboratoire de technologie des procédés du Département d'ingénierie des microsystèmes de l'Université de Fribourg, en collaboration avec la start-up fribourgeoise Glassomer, a mis au point un procédé permettant de former facilement du verre, rapidement et dans presque toutes les formes grâce au moulage par injection. Les chercheurs ont présenté leurs résultats dans la revue Science .

"Depuis des décennies, le verre a souvent été le deuxième choix lorsqu'il s'agit de matériaux dans les processus de fabrication car sa formation est trop compliquée, énergivores et inadaptés à la réalisation de structures à haute résolution, " explique Rapp. " Les polymères, d'autre part, avoir permis tout cela, mais leur physique, optique, les propriétés chimiques et thermiques sont inférieures au verre. Par conséquent, nous avons combiné le traitement des polymères et du verre. Notre processus nous permettra de remplacer rapidement et de manière rentable à la fois les produits fabriqués en série et les structures et composants polymères complexes par du verre. »

Le moulage par injection est le processus le plus important de l'industrie des plastiques et permet la production rapide et rentable de composants à haut débit dans presque toutes les formes et tailles. Le verre transparent n'a pas pu être moulé dans ce processus jusqu'à présent. Avec la nouvelle technologie de moulage par injection Glassomer à partir d'un granulé spécial conçu en interne, il est désormais possible de mouler également le verre à haute cadence à seulement 130 °C. Les composants moulés par injection de l'imprimante 3D sont ensuite convertis en verre dans un processus de traitement thermique :le résultat est un verre de quartz pur. Ce procédé nécessite moins d'énergie que la fusion du verre classique, résultant en une efficacité énergétique. Les composants en verre moulé ont une qualité de surface élevée, de sorte que les étapes de post-traitement telles que le polissage ne sont pas nécessaires.

Les nouvelles conceptions rendues possibles par la technologie de moulage par injection de verre de Glassomer ont un large éventail d'applications de la technologie des données, l'optique et la technologie solaire à une technologie dite de laboratoire sur puce et à la technologie médicale. « Nous voyons un grand potentiel, en particulier pour les petits composants en verre de haute technologie avec des géométries compliquées. En plus de la transparence, le très faible coefficient de dilatation du verre de quartz rend également la technologie intéressante. Les capteurs et optiques fonctionnent de manière fiable à n'importe quelle température si les composants clés sont en verre, " explique le Dr Frederik Kotz, chef de groupe au Laboratoire de Technologie des Procédés et Directeur Scientifique (CSO) de Glassomer. « Nous avons également pu montrer que les revêtements de verre micro-optique peuvent augmenter l'efficacité des cellules solaires. Cette technologie peut désormais être utilisée pour produire des revêtements de haute technologie rentables avec une stabilité thermique élevée. Il existe un certain nombre d'opportunités commerciales pour ce."

L'équipe autour de Frederik Kotz et Markus Mader, doctorant au Laboratoire de Technologie des Procédés, résolu les problèmes existants dans le moulage par injection du verre tels que la porosité et l'abrasion des particules. En outre, les étapes clés du processus de la nouvelle méthode ont été conçues pour utiliser de l'eau comme matériau de base, rendre la technologie plus écologique et durable.