新型3D打印机可生产复杂的玻璃物体

时间:2019-11-30 01:14 来源:seo 作者:杏鑫 点击量:

  

新型3D打印机可生产复杂的玻璃物体

 

  使用3D打印机创建的各种玻璃对象。

  ETH研究人员使用3D打印工艺来生产复杂且高度多孔的玻璃物体。其基础是可以用紫外线固化的特殊树脂。

  使用3D打印生产玻璃物体并不容易。世界各地只有少数研究人员尝试使用添加法生产玻璃。有些是通过印刷熔融玻璃制成物体的,但缺点是这需要极高的温度和耐热设备。其他人则使用粉末状的陶瓷颗粒,这些颗粒可以在室温下印刷,然后烧结形成玻璃。但是,以这种方式产生的对象不是很复杂。

  苏黎世联邦理工学院的研究人员现在已经使用一种新技术,通过3D打印来生产复杂的玻璃物体。该方法基于立体光刻技术,这是1980年代开发的首批3D打印技术之一。由以太坊加工商AndréStudart领导的复杂材料小组的David Moore,Lorenzo Barbera和Kunal Masania开发了一种特殊的树脂,该树脂包含塑料和与玻璃前体结合的有机分子。研究人员在最新一期的《自然材料》杂志上报告了他们的研究结果。

  用于“生长”物体的光

  可以使用可商购的数字光处理技术来处理树脂。这涉及用紫外线图案照射树脂。无论光线照射到树脂的何处,它都会变硬,因为聚合物树脂的感光成分在暴露点发生交联。塑料单体结合形成迷宫般的结构,从而形成聚合物。含陶瓷分子填充了这个迷宫的空隙。

  因此,可以逐层构建对象。研究人员可以改变每一层的各种参数,包括孔径,弱光强度会导致大孔隙;强烈的照明会产生细小毛孔。Masania说:“我们是偶然发现的,但是我们可以用它直接影响打印物体的孔径。”

  

新型3D打印机可生产复杂的玻璃物体

 

  毛坯(左)以600度烧制以消除塑料框架。在第二个烧制步骤中,物体变成玻璃(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逐层修改微观结构。复杂的对象可以由不同类型的玻璃制成,甚至可以使用该技术组合到同一对象中。

  然后研究人员在两种不同的温度下烧制以这种方式生产的坯料:在600°C下烧掉聚合物骨架,然后在1000°C左右将陶瓷结构致密化为玻璃。在烧制过程中,物体明显收缩,但变得像窗户玻璃一样透明和坚硬。

  提交专利申请

  这些3D打印的玻璃物体仍然不超过模具。Masania强调说,不能以这种方式生产大玻璃物体,例如瓶子,水杯或窗玻璃,这实际上并不是该项目的目标。

  目的是证明使用3D打印工艺生产复杂几何形状的玻璃物体的可行性。但是,新技术不仅仅是just头。研究人员申请了专利,目前正在与一家主要的瑞士玻璃器皿经销商进行谈判,该经销商希望在其公司中使用该技术。

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