玻璃很快将成为3D打印的材料之一
更新时间: 2019-07-20 15:06:34 查看次数: 467
2016年,德国Fraunhofer陶瓷技术和IKTS 系统研究所研发了一项3D打印新技术,可以打印微反应器这样非常复杂、微小部件。金属、玻璃或陶瓷粉末材料被均匀的混合在粘合剂中。粘度也是精确控制,混入的粉末材料既不能太“稀”也不能太“稠”,这样打印机才能进行流畅的打印。Fraunhofer研究所研发的这项3D打印技术可打印的材料是陶瓷、玻璃或金属粉末悬浮液。陶瓷、玻璃或金属粉末被混合在一种低熔点的热塑性粘合剂中,热塑性粘合剂在80摄氏度时就会融化成为液体。在打印过程中,打印机的电性温度熔化了粘合剂,并混合着陶瓷、玻璃或金属粉末材料以液滴的形式被沉积下来。沉积后液滴迅速冷却变硬,三维对象就这样被点对点逐渐打印出来。
麻省理工学院(MIT)的科学家使用熔融玻璃完善了3D打印过程。他们完善的系统设法完全控制热材料,从而生产出以前难以用3D打印制作的产品。该团队在发表在《3D打印和增材制造》的研究报告中描述了这个名为G3DP2的系统,表示它是“一个新的熔融玻璃增材制造平台,它将数字集成的三区热控系统与四轴运动控制系统相结合,创造了工业规模的生产能力,提高了生产率和可靠性,同时确保了产品的准确性和可重复性,这些都是以前无法实现的。”这是3D打印技术的突破,玻璃是一种具有复杂化学性质且需要极端温度熔化并模塑成型的材料。尽管它是最古老的制造材料之一,但玻璃的生产和设计仍然存在挑战。这就解释了为什么将玻璃用于3D打印需要花这么长的时间才能实现。
玻璃是一种拥有超级悠久历史的材料,但时至今日仍具有大量实用属性,包括电绝缘、热绝缘以及无与伦比的光学透明性。但是,制作定制结构,尤其是使用高纯度玻璃(如熔融石英玻璃)来制作并非易事,因为这要求较高的加工温度,有些还要加入有害化学品。而3D打印技术在过去的几年里,成本越来越低,适用材料范围也更大。但如果想要利用标准3D打印技术制造出高质量、能适用于精密光学设备的玻璃结构,仍然是一大难题。
此次,德国卡尔斯鲁厄理工学院研究人员巴斯汀·拉普及其同事,发明了一种新技术克服了这一难题,他们在标准3D打印机中使用可以自由流动的石英纳米复合材料(被称为“液态玻璃”)制作出复杂的形状,然后经过热加工处理,形成具有较高光学性能的熔融石英玻璃结构。这些结构既光滑又透明,细节特征可以小至几十微米。该技术并不只是提供精美的工艺品,还能制作出透明度和反射率足够高的表面,应用于大量光学设备中。