Фрагмент напечатанной вазы с изменением цвета стекла во время печати

В лаборатории стекла Массачусетского технологического института (MIT Glass Lab) впервые в мире разработали машину, которая печатает объекты произвольной формы из оптически прозрачного стекла. Техпроцесс под названием G3DP позволяет регулировать прозрачность и цвет стекла, коэффициенты отражения и преломления. Всё это открывает возможности по изготовлению совершенно невероятных предметов, которые нельзя изготовить традиционными методами.

Если обратиться к истории, то первые образцы прозрачного стекла получили в Месопотамии и Древнем Египте примерно 4500 лет назад. Рецепты изготовления и обработки этого уникального материала держались в строгом секрете. Сейчас стеклянным изделиям можно придавать форму через выдувание, формовку, спекание из отдельных частей и т. д. Физические свойства во многом зависят от способа изготовления.

С развитием человеческой цивилизации изобретали новые способы изготовления стеклянных изделий. В Римской империи изобрели металлические трубки для выдувания стекла, а в индустриальную эпоху — флоат-процесс для массового производства плоского термополированного стекла в промышленных масштабах. Каждый раз такие открытия приводили к появлению мириада новых вариантов применения материала.

Возможно, новый техпроцесс, изобретённый в Массачусетском технологическом институте, тоже приведёт к появлению новых способов применения стекла.



Платформа G3DP основана на концепции двойной нагревательной камеры. Верхняя камера (“Kiln Cartridge” на схеме) работает как печь с температурой около 1040°C и вмещает достаточно материала для печати даже архитектурных компонентов. Расплавленный материал направляется в термоустойчивое сопло, изготовленное из сплава оксида алюминия, циркона и диоксида кремния. Нижняя камера предназначена для обжига.



Научная работа (pdf) с полным описанием технического процесса будет опубликована в сентябрьском выпуске журнала 3D Printing and Additive Manufacturing</> (Vol. 2, Issue 3), а образцы напечатанных изделий покажут на выставке в Смитсоновском музее дизайна в 2016 году.

Процесс печати и готовое изделие




Образцы напечатанных изделий










Комментарии (14)


  1. link0ln
    21.08.2015 19:29
    +4

    Так, ну оптическое волокно купить можно, значит чем печатать уже есть. Сопла малого диаметра тоже не проблема. Осталось придумать как разогреть хотенд до 800 градусов и можно печатать.
    PS: просьба не воспринимать всерез (:


    1. IRainman
      22.08.2015 00:34

      Да даже если не всерьёз :) Индукционный нагрев головки, через которую протаскиваем нить и всё будет прекрасно, а индукционный потому что головку можно сделать очень компактной.


  1. rPman
    21.08.2015 23:41
    +2

    Я один с радостью и надеждой сюда заглянул, чтобы увидеть печать стеклом с нано- или хотя бы микро- точностью?
    Это было бы отличным шагом в развитии оптики, линзы Френеля (с нерегулярными поверхностями или точнее не с поверхностями вращения) к примеру решили бы кучу проблем очков виртуальной реальности, проекторов на стекле и многое многое другое.


    1. DrPass
      21.08.2015 23:52
      +2

      Наверное, один. Во-первых, на фотографии в аннотации был вполне наглядный образец печати, во-вторых, нельзя от первого «стекольного» 3D-принтера ожидать микронного уровня точности, а в-третьих, технология 3D-печати по своей сути несовместима с созданием линз и прочих штук для оптических преобразований. Хотя бы в силу того, что 3D-печать всегда дискретна, а оптические устройства требуют материалов с целостной, непрерывной структурой.


      1. isden
        21.08.2015 23:56

        > Хотя бы в силу того, что 3D-печать всегда дискретна, а оптические устройства требуют идеальной непрерывной структуры материала.

        Для линзы Френеля, например, микронной точности вполне хватит. Они в особо точных приборах не используются.


      1. Sergiv
        23.08.2015 13:21
        +1

        1. rPman
          23.08.2015 15:38

          Читал эту статью, очень сильно восхитился.
          Это конечно не FDM печать, а у вас стереолитография.

          Меня интересует как вы шлифовали и обрабатывали заготовку? Потому что именно шлифовка позволит к примеру изготовить на каком-либо принтере форму, и залить ее прозрачным пластиком/полимером.


          1. Sergiv
            23.08.2015 18:34

            После печати пошкурил 1500 шкуркой с водой и полирнул пастой полировочной.


            1. rPman
              23.08.2015 20:12

              просто руками с тряпочкой? или как то на глаз форму старался выдержать?


              1. Sergiv
                23.08.2015 20:16

                Да, тряпочкой. На глаз пытался шкурить равномерно. Полимер сам по себе твердый и не очень то легко шкурится.
                Хочу попробовать большую линзу сделать таким образом.


                1. rPman
                  23.08.2015 20:58

                  Я после вашей статьи подумал сделать пару линз асферических, в 3-5см не больше, рассчитать, распечатать форму на принтере, затем залить чем-нибудь прозрачным и твердеющим (тот еще вопрос), а затем после отвердевания, ошкурить.


  1. PerlPower
    22.08.2015 04:35
    +3

    А ведь был принтер который печатал стеклом прямо из песка, где песок плавился при помощи большой линзы френеля. Жаль что уже 4 года про проект ничего не слышно.

    www.youtube.com/watch?v=Tsk-24UYFs0


    1. tractus_lepus
      22.08.2015 14:59

      Интересно, а из лунного реголита так печатать можно?


      1. rPman
        22.08.2015 16:30
        +1

        вроде да geektimes.ru/post/168109