Trois

Date : 6 juillet 2023

Auteurs : Rena Giesecke et Benjamin Dillenburger

Source:Structures de verre et ingénierie, volume 7, (2022)

EST CE QUE JE:https://doi.org/10.1007/s40940-022-00176-y

La recherche présentée étudie une méthode de fabrication numérique d’éléments de construction en verre personnalisés basée sur des moules imprimés en trois dimensions (3D). Les pièces en verre personnalisées avec des géométries spécifiques nécessitent généralement plusieurs étapes de fabrication, un artisanat ou des machines hautement spécialisés. Les moules en acier fraisé à commande numérique par ordinateur ne conviennent que pour les lots de grande taille en raison de leur coût élevé et de leur liberté géométrique limitée. La coulée à la cire perdue nécessite plusieurs étapes de fabrication et de post-traitement. Cet article étudie un processus accessible et peu coûteux pour façonner des objets en verre à l’aide de moules imprimés en 3D afin de combler l’écart entre les éléments en verre produits en série et fabriqués sur mesure. Des recherches antérieures ont démontré le potentiel de l’utilisation du jet de liant avec des liants inorganiques pour la coulée du verre. Cet article étudie une gamme de méthodes de fabrication traditionnelles outre le moulage du verre qui peuvent être combinées avec des moules imprimés en 3D, notamment le moulage en fonderie et au four, le moulage par soufflage et l'affaissement.

L’objectif est d’étendre les possibilités de fabrication et de proposer une gamme d’approches pour le verre tridimensionnel. L’objectif est de simplifier le processus depuis la conception jusqu’à la production d’éléments en verre tridimensionnels pleins, creux ou doublement courbés avec une grande précision. Cet article présente des études sur les techniques de projection de liant et les considérations relatives aux matériaux, leur résistance à la chaleur, leur compatibilité avec différents procédés de fabrication du verre et les revêtements pour le traitement des moules. De plus, la précision des pièces en verre résultantes est évaluée et des lignes directrices de conception pour les typologies de verre sont définies. Des briques ou des feuilles de verre pour façades présentant des caractéristiques géométriques rendues possibles par le procédé de fabrication présenté pourraient permettre de nouvelles propriétés optiques, structurelles ou décoratives dans les éléments de construction.

1.1 Contexte

Le verre a joué un rôle essentiel dans l’histoire de la culture et de l’architecture et a été découvert pour la première fois par l’homme à l’âge du bronze, au milieu du troisième millénaire avant notre ère, en Mésopotamie (Wight 2011). À l’époque romaine, les objets ménagers étaient fabriqués par moulage en fritte, qui consistait à faire fondre à chaud de petits granulés de verre dans un moule. Depuis, le moulage du verre joue un rôle essentiel dans la fabrication du verre. Au 1er siècle avant notre ère, les Phéniciens ont inventé le soufflage du verre pour fabriquer des objets creux tels que des récipients et des bouteilles. Les Romains ont été les premiers à utiliser de petits morceaux de verre coulé partiellement transparents dans des bâtiments en 100 de notre ère (McGrath et Frost 1937). À partir du XVIIIe siècle, le verre soufflé au cylindre ou le verre couronne était utilisé pour fabriquer des carreaux de fenêtre. L'architecte suisse Gustave Falconnier a modifié le processus traditionnel de moulage par soufflage de bouteilles en utilisant des moules en acier pour fabriquer des briques de verre creuses à des fins architecturales (Jeandrevin 2018).

En 1887, le soufflage industriel permet la production en série de récipients et d'objets ménagers. En 1959, l’invention du procédé de verre flotté a permis la production en masse de verre flotté comme produit standardisé pour la construction (Pilkington 1969). Aujourd’hui, les pièces en verre produites en série couvrent un marché important dans le monde (Statista 2021), tandis que le verre fabriqué sur mesure est une industrie en déclin (Guardian 2021). Les moules produits en série pour les composants en verre sont généralement fabriqués en acier inoxydable ou en graphite, tandis que pour les objets en verre personnalisés, les moules sont généralement fabriqués à l'aide de moules en sable ou en plâtre-silice. Le choix de la méthode de moulage dépend de la précision requise, de la géométrie et du nombre de pièces de production et le matériau de moulage est spécifique à la méthode de traitement du verre appliquée. Pour la méthode de pressage au sable, un motif en bois est pressé dans un mélange sable-argile-bentonite avant le moulage pour le processus de moulage au sable.

Pour la technique de la cire perdue, un positif en cire ou en plastique est sculpté manuellement ou fraisé CNC, suivi d'un mélange plâtre-silice coulé autour du positif (Feinberg 1983). Cependant, la technique est longue et laborieuse, et la surface du verre en contact avec le moule entraîne une surface rugueuse qui nécessite un post-traitement pour un résultat transparent susceptible d'altérer la précision de l'objet en verre. Bien que les moules en acier fraisés CNC soient très bénéfiques pour les applications à grande échelle et les éléments de haute précision avec des lots de grande taille (Oikonomopoulou et al. 2018), ils sont trop coûteux pour les petits nombres de production et partiellement limités en termes de complexité géométrique. Bien que certains moules en acier multi-composants puissent permettre la fabrication de pièces complexes, ils ne peuvent pas produire de contre-dépouilles dans des pièces complexes car le moule ne peut pas être retiré.