Новата концертна зала в Хамбург отвори в края на миналата година, за да признае архитектурните критици по целия свят. Висящата структура има фасада от около 2000 плоски и извити стъклени панела, създаващи впечатление за вълна, която предстои да се счупи. Но проектът закъсня с шест години и стотици милиони евро над бюджета, като част от надценката се дължи на древната, отнемаща време техника на формоване, използвана за извиване на стъклените панели.
Свързано съдържание
- Даване на морски пехотинци инструментите за изграждане на дронове на бойното поле
Но какво ще стане, ако стъклените панели просто могат да бъдат отпечатани с 3D принтер?
Досега това изобщо не би било възможно. Най-често използваните материали за 3D печат са полимери и съществуват техники за отпечатване на метали, керамика, бетон, лекарства, дори и храна. Но стъклото почти отсъства от уравнението.
„Стъклото е един от най-старите материали, които човечеството е използвало и е удивително да видим, че революцията в 3D печатането на 21 век е игнорирала стъклото досега“, казва Бастиан Рап, изследовател от германския Технологичен институт в Карлсруе.
Екипът на Rapp разработи нова техника за 3D печат на стъкло, която може да произвежда стъклени предмети, които са както здрави, така и прозрачни. Техниката използва традиционен метод за 3D печат, наречен стереолитография. В стереолитографията принтерът изгражда обектния слой по слой с помощта на течност - традиционно полимер -, която се втвърдява при докосване от лазерна светлина. Екипът на Рап измисли как да направи това с помощта на прахово стъкло, суспендирано в течен полимер. След като обектът се отпечатва, той се поставя във фурна с висока температура, която изгаря полимера и разтопява стъклените частици, оставяйки след себе си само закалено стъкло.
Отпечатаното стъкло има висока устойчивост на термичен удар, както е показано тук, когато стопеното силициево стъкло е изложено на пламък от 800 градуса по Целзий. (NeptunLab / KIT) Въпреки че техниката на Рап не е първият пример за 3D-печат на стъкло - изследователите на MIT разработиха метод за екструдиране на разтопено стъкло преди две години, докато други екипи са използвали техники с по-ниска температура, които произвеждат слаб, мътен продукт - той е първият, който печата бистро стъкло при ниски температури. Той е и първият, който се възползва от обикновените 3D-стереолитографски принтери, които не се намират на рафта, което означава, че може да се използва без много специално оборудване.
Стъклото има редица уникални свойства, които го правят желателно като 3D печатен материал, казва Рап.
"Почти няма материал, който да може да бъде изложен на толкова високи температури, на които може да бъде изложено стъклото", казва той. „И почти няма химикал, който да атакува стъклото, докато полимерите могат да бъдат разградени от UV светлина и органични разтворители.“
Екипът отпечата този триизмерен стъклен геврек. (NeptunLab / KIT) Стъклото също има прозрачност, несравнима с други материали. Светлината не преминава почти толкова добре дори през най-ясните пластмаси, поради което къщите имат стъклени прозорци, въпреки своята чупливост. Висококачествените обективи на камерата винаги са стъклени по тази причина, казва Рап, докато обективите на смартфоните обикновено са пластмасови.
„Ето защо качеството на снимката, която правите с най-съвременния смартфон в сравнение с камерата, е винаги по-ниско”, казва Рап.
Новата техника може да се използва за отпечатване на почти всичко, казва Рап. Може да се използва за малки, сложни предмети като бижута, лещи или компютърни части или за големи предмети, като например прозорци. Единствената променлива е самият принтер.
Ето триизмерна структура на замъчна порта, отпечатана в разтопено силициево стъкло. (NeptunLab / KIT) Техниката на 3D печат има предимства пред непечатните методи за изработване на малки стъклени модели, тъй като не изисква химическо офорт, който използва опасна флуороводородна киселина и че може да има затворени кухини и канали, което не е възможно в традиционното стъкло -blowing. И потенциално има предимство на скоростта пред непечатните методи за производство на стъкло.
За своите изследвания екипът на Рап използва евтин, немодифициран принтер от тип, който може да бъде закупен от всеки домашен ентусиаст.
„Това е добре утвърдена технологична платформа по отношение на машините и е добре познат и добре познат материал“, казва Рап. "Единственото, което направихме, беше мостът между тях."
Изследванията на екипа бяха публикувани този месец в списание Nature .
Rapp създаде компания, която да комерсиализира техниката. Той се надява да има първи продукт на пазара до края на годината.
