Nu kan du 3D-printe glas ved stuetemperatur

Glas har mange klare fordele: Det tåler høje temperaturer, har god modstandsdygtighed overfor kemikalier og gennemsigtigheden betyder, at det kan bruges til optisk kommunikation og datatransmission. Derfor bliver glas brugt i stadigt flere processer og elektroniske produkter.

Men selv om menneskeheden har produceret glas i årtusinder, har vi stadig svært ved at gennemskue, hvordan vi lettest kan lave de meget detaljerede glaskomponenter, som vi har brug for i eksempelvis computere og videnskabelige forsøg.

Flere forskningsgrupper og virksomheder har set på 3D-print, som en mulig løsning. Men netop hårdførheden gør det svært at printe med glas. De mest gængse glastyper skal varmes op til minimum 600 grader, før de bliver flydende, så temperaturen i glasset skal styres meget præcist i hele printprocessen og derefter skal nedkølingen minutiøst kontrolleres, hvis der ikke skal opstå revner i glasset.

1.000 grader varmt printerhoved

I 2015 løste MIT problemet ved at bygge en 3D-printer i en højtemperaturovn. Printerhovedet var varmet op til over 1.000 grader C, så det var i sig selv svært at finde et materiale, der kunne håndtere den temperatur uden at smelte sammen med glasset, forklarede forskerne bag løsningen i 2015 til MITs blad Technology Review.

Printerprocessen foregik i en ovn, der kunne holde en konstant temperatur høj nok til at glasset ikke begyndte at stivne undervejs, før det var tid til at køle det printede objekt ned.

Kan printe ved stuetemperatur

Men nu har tyske forskere fra det tekniske universitet i Karlsruhe vist en alternativ løsning frem, der gør det muligt at printe glasset ved stuetemperatur med en helt normal 3D-printer, og først derefter varme glasset op og køle det ned igen i en højtemperaturovn.

På universitetets hjemmeside forklarer forskerne, hvordan de har blandet glas-nanopartikler sammen med flydende polymer. Blandingen hældes på en stereolitografi (SLA)-printer, der får væsken til at hærde ved at bestråle det med lys.

Når det ønskede objekt er printet, vaskes objektet rent for overskydende væske, og objektet placeres i en højtemperaturovn. Når objektet opvarmes fordamper de sidste rester af polymeren og et gitter af nanoglaspartikler er tilbage. Under den fortsatte opvarmning smelter de til sidst sammen. Nedkølingen foregår i samme ovn.

Detaljegraden begrænses kun af printerens præcision, så man kan printe glasobjekter med meget høj detaljering. For at vise metodens fortræffelighed har forskerne eksempelvis printet en ‘chip’ til blanding af meget små væskemængder og en bikubestruktur med høj mekanisk stabilitet.

Teknologien er forklaret i en artikel i tidsskriftet Nature.