新的3D打印机产生复杂的玻璃对象[视频]

使用3D打印机创建的各种玻璃对象。

使用3D打印生产玻璃物体并不容易。世界各地只有几组研究人员试图使用添加剂方法生产玻璃。有些是通过印刷熔融玻璃制成物体，但缺点是这需要极高的温度和耐热设备。其他人使用了可以在室温下印刷的粉末陶瓷颗粒，然后烧结以产生玻璃;然而，以这种方式生产的物体不是很复杂。

来自Eth苏黎世的研究人员现在已经使用了一种新技术来生产带3D打印的复杂玻璃物体。该方法基于立体光刻，其中一个在20世纪80年代开发的第一三维印刷技术之一。David Moore，Lorenzo Barbera和Kunal Masania在由ETH处理器AndréStutréStudart领导的复杂材料集团开发了一种特殊的树脂，含有塑料，玻璃前体粘合的有机分子。研究人员在天然材料期刊上报告了他们的结果。

光用于“成长”对象

可以使用市售的数字光处理技术处理树脂。这涉及用UV光图案照射树脂。无论光线撞击树脂，它都会强化，因为聚合物树脂在暴露点处的光敏组分交叉连接。塑料单体结合形成迷宫状结构，形成聚合物。陶瓷分子填充了这种迷宫的空隙。

因此，可以通过图层构建一个对象。研究人员可以在每层中改变各种参数，包括孔径：弱光强度导致大孔隙;强烈的照明产生小毛孔。“我们发现偶然，但我们可以用它直接影响印刷对象的孔径，”Masania说。

空白（左）以600度烧制以消除塑料框架。在第二次射击步骤中，物体变为玻璃（右）。

研究人员还能够通过将二氧化硅与硼酸盐或磷酸盐混合并将其添加到树脂中来改变微观结构层。复杂物体可以由不同类型的玻璃制成，甚至可以使用该技术在同一对象中组合。

然后研究人员在两种不同的温度下射击以这种方式产生的空白：在600˚C下烧掉聚合物框架，然后在约1000˚C约1000℃下使陶瓷结构致密。在射击过程中，物体显着缩小，但变得透明且浅地像窗玻璃。

提交专利申请

这些3D印刷的玻璃物体仍然没有比模具更大。瓶子，饮用眼镜或窗玻璃等大型玻璃物体不能以这种方式制作 - 实际上并不是该项目的目标，强调了MASANIA。

目的是使用3D打印过程证明生产复杂几何形状的玻璃物体的可行性。然而，新技术不仅仅是噱头。研究人员适用于专利，目前正在与想要在其公司中使用该技术的主要瑞士玻璃器皿经销商进行谈判。

参考：David G. Moore，Lorenzo Barbera，Kunal Masania和Andrér.Standr.Stv.Taivart，2019年11月11日，“使用相分离树脂的多组分玻璃三维印刷”。
10.1038 / s41563-019-0525-y