211service.com
3D-printen doorbreekt de glazen barrière
Het palet aan materialen dat kan worden gebruikt als 3D-drukinkt groeit snel in diversiteit, maar één alomtegenwoordig materiaal ontbrak tot nu toe: transparant glas.
Dit object is gebouwd door een nieuwe 3D-printer die met gesmolten glas kan werken.
Het is al mogelijk om met conventionele 3D-printtechnieken zoals jetting en sinteren minuscule glaskorrels in een poederbed te gebruiken, maar de producten worden ondoorzichtig. Nu hebben onderzoekers van MIT gedemonstreerd de allereerste machine die gesmolten glas door een mondstuk kan printen en transparante glasobjecten laag voor laag kan maken volgens digitale instructies.
Het meest uitdagende aspect van het printen van glas is dat het bij extreem hoge temperaturen moet gebeuren. Om goed genoeg te vloeien om door een mondstuk te worden geëxtrudeerd, moet het materiaal op een temperatuur van meer dan 1000 °C worden gehouden.
Om dit te bereiken heeft de printer aparte verwarmingssystemen nodig voor elke fase van het productieproces. De gesmolten glasinkt bevindt zich in een smeltkroes boven het mondstuk, waar verwarmingsspiralen de gewenste temperatuur handhaven. Het glas stroomt van de smeltkroes in een speciaal mondstuk, waar afzonderlijke verwarmingsspiralen het warm genoeg houden om te stromen en zonder aan de binnenkant te plakken. Ten slotte worden objecten in een derde verwarmingskamer gebouwd, die net boven de temperatuur wordt gehouden waarbij het glas vast wordt. Hierdoor kunnen de geprinte objecten geleidelijk en gecontroleerd worden afgekoeld zodat ze niet breken.
Het vinden van een spuitmond die geschikt is voor het printen van glas was volgens Peter Houk, hoofd van MIT's een ingewikkelde taak Glazen labo . Om te kunnen werken, moet het gemaakt zijn van een materiaal dat zowel hoge temperaturen aankan als dat het glas er aan blijft plakken. Bij deze hoge temperaturen wil bijna alles aan glas blijven plakken, zegt Houk. Platina mondstukken worden in de industrie gebruikt voor sommige glasproductieprocessen, maar zijn erg duur. In plaats daarvan koos de groep voor een op maat gemaakt mondstuk van aluminiumoxide.
De machine print natronkalkglas, een familie van glazen die in alles wordt gebruikt, van waterglazen tot ramen. Maar glazen als Pyrex zouden in principe ook zo kunnen worden bedrukt, zij het bij veel hogere temperaturen.
Houk zegt dat hij en zijn collega's nog steeds werken aan het begrijpen van de ontwerpbeperkingen die door de printer worden opgelegd, inclusief de hoeken waaronder het mogelijk is om te printen en toch de structurele integriteit te behouden, en de draaicirkel van het gemotoriseerde printapparaat. De groep werkt ook aan een beter begrip van de mechanische en optische eigenschappen van de geprinte objecten.
De GIF's in dit artikel zijn afkomstig van deze video , met dank aan het MIT Media Lab.