Сложные стеклянные предметы теперь можно напечатать на 3D-принтере

В Швейцарии изобрели перспективный метод 3D-печати стеклянных изделий сложной формы. Новинкой уже заинтересовался бизнес.

Разработка описана в научной статье, опубликованной в журнале Nature Materials группой инженеров из Швейцарской высшей технической школы Цюриха.

3D-печать стеклянных предметов – сложная задача. Лишь несколько исследовательских групп в мире работают в этом направлении. Иногда используется печать расплавленным стеклом, но она требует очень высокой температуры. В другом подходе материал превращается в стекло в процессе обжига, уже после того, как изделие напечатано. Однако этот метод до сих пор не позволял изготовлять объекты сложной формы с мелкими деталями. К тому же он был ограничен по химическому составу стекла.

Авторы нового исследования модифицировали эту методику, устранив её недостатки. За основу они взяли стереолитографию – технологию, разработанную ещё в 1980-х годах и до сих пор широко применяемую в 3D-печати.

Химики разработали специальную смолу, состоящую из органических веществ и химических предшественников стекла. Она и служит чернилами для 3D-принтера.

Когда смола облучается ультрафиолетом, органические молекулы в её составе сшиваются между собой в полимерные нити. Благодаря этому состав затвердевает в нужных местах, создавая прочный каркас. Промежутки между этими нитями заполняются молекулами предшественников стекла. Таким путём можно создать предмет практически произвольной формы.

При этом можно менять параметры каждого отдельного слоя, который наносит принтер. Например, можно изменить химический состав материала и получить изделие из нескольких сортов стекла. Исследователи также случайно обнаружили, что могут управлять размером пор в материале. Чем больше интенсивность облучения, тем меньше их диаметр, и наоборот.

Затем заготовку обжигают при 600 °С, чтобы выжечь молекулы полимера. Получается объект, состоящий из сырья для изготовления стекла. Его снова обжигают, на сей раз при 1000 °С, и он становится стеклянным.

Авторы продемонстрировали своё детище в действии, напечатав небольшие предметы сложной формы.

Как сообщается в пресс-релизе исследования, разработчики подали заявку на патент и ведут переговоры с крупным швейцарским производителем стеклянных изделий.

К слову, ранее "Вести.Наука" (nauka.vesti.ru) писали о 3D-принтере, работающем с искусственной древесиной, и о всеядном 4D-принтере. Также мы рассказывали о способе сваривать стекло с металлом.