3D printet glas

Forskellige glasobjekter fremstillet med en 3D-printer. Kilde: Group for Complex Materials / ETH Zürich

ETH-forskere har brugt en 3D-printproces til at fremstille komplekse og meget porøse glasobjekter. Grundlaget er en særlig harpiks, der kan hærdes med UV-lys.

Det er ikke let at fremstille glasobjekter ved hjælp af 3D-printning. Kun få grupper af forskere rundt om i verden har forsøgt at fremstille glas ved hjælp af additive metoder. Nogle har fremstillet genstande ved at printe smeltet glas, men ulempen er, at dette kræver ekstremt høje temperaturer og varmebestandigt udstyr. Andre har brugt pulveriserede keramiske partikler, der kan udskrives ved stuetemperatur og senere sintres for at skabe glas, men de genstande, der fremstilles på denne måde, er ikke særlig komplekse.

Forskere fra ETH Zürich har nu brugt en ny teknik til at fremstille komplekse glasgenstande ved hjælp af 3D-printning. Metoden er baseret på stereolitografi, som er en af de første 3D-printteknikker, der blev udviklet i 1980’erne. David Moore, Lorenzo Barbera og Kunal Masania i gruppen Komplekse materialer under ledelse af ETH-professor André Studart har udviklet en særlig harpiks, der indeholder en plastik og organiske molekyler, som glasprækursorer er bundet til. Forskerne rapporterede deres resultater i det seneste nummer af tidsskriftet Natural Materials.

Lyset bruges til at “dyrke” objekter

Harpiksen kan behandles ved hjælp af kommercielt tilgængelig Digital Light Processing-teknologi. Dette indebærer, at harpiksen bestråles med UV-lysmønstre. Hvor lyset rammer harpiksen, hærder den, fordi de lysfølsomme komponenter i polymerharpiksen krydsforbindes på de udsatte punkter. Plastmonomerne kombineres og danner en labyrintlignende struktur, som skaber polymeren. De keramikbærende molekyler udfylder mellemrummene i denne labyrint.

En genstand kan således opbygges lag for lag. Forskerne kan ændre forskellige parametre i hvert lag, herunder porestørrelsen: svag lysintensitet resulterer i store porer; intens belysning giver små porer; intens belysning giver små porer. “Vi opdagede det ved et tilfælde, men vi kan bruge det til direkte at påvirke porestørrelsen af det printede objekt,” siger Masania.

3D Printed Glass Process

Den blanke glasplade (til venstre) brændes ved 600 grader for at fjerne den plastiske ramme. I et andet brændetrin bliver objektet til glas (til højre). Credit: Group for Complex Materials / ETH Zürich

Forskerne er også i stand til at ændre mikrostrukturen lag for lag ved at blande silica med borat eller fosfat og tilsætte det til harpiksen. Komplekse objekter kan fremstilles af forskellige typer glas eller endda kombineres i det samme objekt ved hjælp af denne teknik.

Forskerne brænder derefter den således fremstillede blanket ved to forskellige temperaturer: ved 600˚C for at brænde polymerrammen af og derefter ved ca. 1000˚C for at fortætte den keramiske struktur til glas. Under brændingen krymper objekterne betydeligt, men bliver gennemsigtige og hårde som vinduesglas.

Patentansøgning indsendt

Disse 3D-printede glasobjekter er stadig ikke større end en matrice. Store glasobjekter som flasker, drikkeglas eller vinduesruder kan ikke fremstilles på denne måde – hvilket faktisk ikke var målet med projektet, understreger Masania.

Det var snarere målet at bevise, at det er muligt at fremstille glasobjekter af kompleks geometri ved hjælp af en 3D-printproces. Den nye teknologi er dog ikke bare en gimmick. Forskerne har ansøgt om et patent og forhandler i øjeblikket med en stor schweizisk glasvareforhandler, som ønsker at bruge teknologien i sin virksomhed.

Leave a comment

Din e-mailadresse vil ikke blive publiceret.