供稿人：李曉，連芩 發(fā)布日期：2017-04-25
近日，德國(guó)研究人員找到了一種利用現(xiàn)有光固化快速成型技術(shù)3D打印玻璃的方法。打印出的石英玻璃透明度及表面質(zhì)量可以與商用石英玻璃媲美。這一研究成果已經(jīng)發(fā)表在《自然》雜志上。
3D打印技術(shù)打印的材料通常是塑料、金屬、陶瓷，而玻璃由于其需要高溫熔化，難以用3D打印技術(shù)成型。麻省理工學(xué)院也嘗試過(guò)3D打印玻璃，用一種溫度在1038攝氏度的設(shè)備直接擠出熔化的玻璃，就像點(diǎn)膠槍的成型方式。但這種方式擠出的玻璃線分辨率不高，難以形成光滑的表面，并且玻璃制品的強(qiáng)度差，透明度也不及商用玻璃。
a. 3D打印玻璃流程 b.打印的玻璃KIT標(biāo)志（基準(zhǔn)尺寸：5mm） c.打印的玻璃卷餅（基準(zhǔn)尺寸：5mm） d.高溫下結(jié)構(gòu)的完整性（基準(zhǔn)尺寸：1cm）
圖1 3D打印玻璃過(guò)程及成品
德國(guó)的研究人員是把固態(tài)的二氧化硅粉末和液態(tài)的光固化聚合物混合形成液態(tài)的光固化復(fù)合材料（在紫外線照射下會(huì)變硬）。復(fù)合材料置于容器中，逐層暴露在紫外光下。經(jīng)過(guò)編程設(shè)置的紫外光能在每層材料上形成特定形狀，使特定形狀區(qū)域的材料硬化，逐層形成一個(gè)實(shí)體。然后把成型的實(shí)體放在高溫熔爐中加熱，燒掉里面的光固化聚合物，剩下的二氧化硅顆粒會(huì)熔在一起，形成單純的玻璃件。
圖2 3D打印的玻璃城堡（基準(zhǔn)尺寸：270μm）
為了證明這項(xiàng)技術(shù)的打印效果，研究人員打印了一個(gè)小城堡，一個(gè)蜂窩結(jié)構(gòu)，甚至一塊玻璃卷餅。單層厚可以達(dá)到20微米，并且能夠承受高達(dá)800攝氏度的溫度。除此之外，研究人員還表示，在復(fù)合材料中加入金屬鹽，可以打印出顏色各異的玻璃制品。
這項(xiàng)技術(shù)無(wú)疑突破了傳統(tǒng)玻璃制件的制造方式，降低復(fù)雜、精細(xì)玻璃制品的生產(chǎn)成本。未來(lái)，這項(xiàng)技術(shù)可能被用來(lái)3D打印攝像頭中的復(fù)合鏡頭、高精度光學(xué)組件。