30 март 2020
Категории
  •  Космос
  •  Физика
  •  Науки за земята
  •  Биология
  •  Медицина
  •  Математика
  •  Научни дискусии
  •  Разни
FACEBOOK

За първи път сложни стъклени предмети са отпечатани с 3D принтер (видео)

| ПОСЛЕДНА ПРОМЯНА 29 ноември 2019 в 10:0423410
Различни стъклени предмети, създадени с 3D принтер. Кредит: Group for Complex Materials / ETH Zurich

Изследователи от Швейцарския федерален технологичен институт ETH в Цюрих са изобретили интересен метод за 3D печат за производство на сложни и силно порести стъклени предмети. Основата за това е специална смола, която може да се втвърди с UV светлина.

Резултатите са описани в най-новия брой на списание Nature Materials.

Изработването на стъклени предмети с помощта на 3D печат не е лесно. Няколко групи изследователи по света се опитват да произвеждат форми от стъкло с 3D принтер, използвайки добавъчни методи. Някои от тях са успели да направят предмети чрез отпечатване на разтопено стъкло, но недостатъкът е, че това изисква изключително високи температури и топлоустойчиво оборудване. Други използват прахообразни керамични частици, които могат да бъдат отпечатани при стайна температура и да се изпекат по-късно, за да се създаде стъкло. Но произведените по този начин предмети не са много сложни.

Изследователите от ETH Цюрих използват нова техника за производството на сложни стъклени предмети с 3D печат. Методът се основава на стереолитография, една от първите техники за 3D печат, разработени през 80-те години.

Авторите са разработили специална смола, която съдържа пластмаса и органични молекули, към които са свързани прекурсори на стъкло. Изследователите съобщават резултатите от тях в най-новия брой на списанието на естествени материали.

Видео: ETH Цюрих

Светлината за „отглеждане“ на обекти

Смолата може да бъде обработена чрез наличната в търговската мрежа технология Digital Light Processing. Това включва облъчване на смолата с UV модели. Където и светлината попадне върху смолата, последната се втвърдява, защото чувствителните към светлината компоненти на полимерната смола се свързват в откритите места. Пластмасовите мономери се комбинират и образуват структурата на скелета, превръщайки се в полимери. Молекулите, прекурсори на стъклото, запълват вътрешностите на този лабиринт.

По този начин един обект може да се изгражда слой по слой. Изследователите могат да променят различни параметри във всеки слой, включително размера на порите - слабата интензивност на светлината води до големи пори и обратното - по-интензивната светлина създава малки пори.

„Ние открихме това случайно, но можем да го използваме, за да повлияем пряко върху размера на порите на отпечатания обект“, разказва Кунал Масания (Kunal Mas­ania), един от авторите на разработката.

Различни стъклени предмети, създадени с 3D принтер. Кредит: Group for Complex Materials / ETH Zurich

Изследователите могат да променят и микроструктурата, слой по слой, като смесват силициев диоксид с борат или фосфат и го добавят към смолата. С помощта на техниката сложните предмети могат да бъдат направени от различни видове стъкло или дори да се комбинират в един и същ предмет.

След това изследователите изпичат получената по този начин заготовка при две различни температури - при 600° С, за да изгорят полимерната рамка и след това при около 1000° С, за да уплътнят стъклената структура. По време на процеса на изпичане предметите се свиват значително, но остават прозрачни и твърди като стъклото на прозорец.

Заготовката (вляво) се изпича при 600 градуса, за да се елиминира пластмасовия скелет. При втория етап на изпичане обектът става стъклен (вдясно). Кредит: Group for Complex Materials / ETH Zurich

Тези 3D-отпечатани стъклени предмети все още са малки. Големи стъклени предмети, като бутилки или прозорци, не могат да бъдат произведени по този начин - което всъщност не е и било целта на проекта, подчертава Масания.

Целта е по-скоро да се докаже осъществимостта на производството на стъклени предмети със сложна геометрия, използвайки 3D печат. Новата технология обаче не е просто интересен експеримент. Изследователите  кандидатстват за патент и в момента водят преговори с голям швейцарски производител на стъклария, който иска да използва технологията в своята компания.


Няма коментари към тази новина !

 
Още от : Технологии
Всички текстове и изображения публикувани в OffNews.bg са собственост на "Офф Медия" АД и са под закрила на "Закона за авторското право и сродните им права". Използването и публикуването на част или цялото съдържание на сайта без разрешение на "Офф Медия" АД е забранено.