Una impresora solar 3D que funde arena para crear objetos en vidrio

• La impresora utiliza los rayos del sol para fundir arena y obtener vidrio
• El control por ordenador permite construir figuras y objetos sólidos
• Se trata de un prototipo desarrollado por un estudiante de diseño

Markus Kayser en pleno proceso de fabricación de un objeto en Egipto en 2011.

El diseñador alemán Markus Kayser ha desarrollado una impresora 3D muy particular que funciona aprovechando los rayos solares y la arena del desierto para construir objetos y figuras en vidrio. El vidrio es el sólido resultante tras calentar y fundir a altas temperaturas los minerales que forman la arena. Y manipulados convenientemente, los rayos solares pueden llegar a fundirla.

Las impresoras 3D funcionan derritiendo algún tipo de material, normalmente plástico, que se va colocando capa a capa sucesivamente hasta completar un objeto tridimensional sólido.

El material utilizado puede inyectarse de forma similar a como hace una impresora convencional al inyectar tinta líquida sobre el papel. Las impresoras 3D también pueden funcionar proyectando un láser muy preciso que calienta y derrite plástico en polvo y materiales similares como resinas líquidas o polvo de metal que se funden con gran exactitud y se solidifican con la forma deseada.

De este modo es como funciona la impresora 3D solar de Markus Kayser: concentra y manipula los rayos solares y los proyecta sobre un montón de arena que se derrite bajo la intensidad del calor; capa a capa la arena se va convirtiendo en vidrio. El resultado final es un objeto sólido hecho a partir de arena.

Cómo funciona la impresora solar 3D

Antes de desarrollar esta peculiar impresora 3D, Markus Kayser ya había explorado el uso de los rayos solares como elemento de corte desarrollando la Sun Cutter (Cortadora solar), 'una versión de baja tecnología y de bajo consumo' de las máquinas de corte por láser: el cortador solar utiliza únicamente la luz del sol que, al pasar por un conjunto de lentes, adquiere la concentración y temperatura suficiente para hacer cortes en madera de contrachapado fina, en papel y en cartón.

Como sucedía con la cortadora solar, la impresora 3D también utiliza la energía del sol para accionar los motores y la electrónica e incluso el ordenador utilizados para controlar los movimientos del cabezal que concentra la luz del sol sobre la arena.

Pero si el cortador solar se limitaba a hacer cortes en objetos como la madera o el cartón, la impresora solar, la Solar Sinter, produce objetos sólidos y tridimensionales a partir de dos elementos muy abundantes en muchos desiertos del planeta: el sol y la arena.

El ordenador conectado a la impresora solar descompone la figura que se quiere conseguir 'en finas lonchas' horizontales. La impresora comienza entonces a desplazar el cabezal que concentra la luz del sol con un sistema de lentes sobre la arena que se funde y se cristaliza y se enfría en la forma de vidrio sólido.

Retos de la impresora solar

La impresión se realiza desde el fondo del objeto hacia arriba. De modo que después de completar una capa, Markus debe añadir otra capa de arena sobre la que la impresora comienza a trabajar. La capa de arena añadida debe fundirse y fusionarse con la capa anterior sin derretirla.

Este es solo uno de los retos a los que se enfrenta el proyecto de Markus. Otro es que para que la máquina funcione correctamente los rayos del sol deben caer perpendicularmente sobre la impresora; pero como la Tierra se mueve los rayos solares varían su ángulo de incidencia conforme pasa el tiempo.

“La Solar Sinter es un proceso nuevo de fabricación basado en la energía del sol“

Para mantener la luz del sol en el punto focal la máquina debe seguir el movimiento del sol en el cielo, manteniendo los rayos perpendiculares a las lentes. Un sistema motorizado se encarga de mover el concentrador en línea con el sol a la vez que se produce el lento proceso de fundir la arena; un pequeño cuenco de vidrio, aún tratándose de un objeto simple y rudo, puede llevar varias horas de trabajo.

Para Markus Kayser, "se trata un experimento que trata de mostrar el potencial" de la idea de aprovechar la abundancia de sol y arena, aun cuando su impresora solar no es todo lo precisa que podría ser, en parte porque utiliza un sistema óptico relativamente simple, pero "lo importante es establecer la base para un proceso nuevo de fabricación basada en la energía del sol, el recurso energético más eficiente del mundo".