Група інженерів з Технологічного інституту Карлсруе розробили новий метод 3D-друку склом, що має набагато більшу точність, ніж доступні сьогодні. Роботу опубліковано в журналі.
Виробництво прозорих скляних виробів довільної форми потребує складної термічної та хімічної обробки. Через це, використання традиційних методів 3D-друку для скла, особливо для створення дрібних деталей, ускладнено. Існуючі на момент публікації технології дозволяли за допомогою 3D-друку виробляти вироби або з високою прозорістю, або з високою якістю поверхні (слабкою шорсткістю). Представлений метод вперше дозволив об'єднати обидві ці властивості.
Як основу нового методу інженери вирішили використовувати стереолітографію, яка добре зарекомендувала себе в класичному 3D-друку пластиком. Нещодавно подібним способом навчилися друкувати термостійку кераміку. Спочатку був підготовлений колоїдний розчин наночастинок оксиду кремнію (основного компонента скла) у фотополімері гідроксиетилметакрилаті. За допомогою ультрафіолету, що проходить через трафарет заготівлі післяйно надавалася початкова форма: під дією ультрафіолету фотополімер у потрібних місцях затвердівав, заготовка піднімалася, залишаючи рідкий полімер нижче і процес повторювався для нових шарів. Потім, заготовка нагрівалася, через що полімер видалявся, залишаючи готовий виріб з чистого скла. Фінальний віджиг ущільнював надруковане скло прибираючи з нього пори. Дослідження за допомогою спектроскопії і дифракції показало, що отримане скло має аморфну структуру, не відмінну від скла, отриманого традиційним методом.
Для демонстрації можливостей методу дослідники вирішили надрукувати модель середньовічного замку загальним розміром близько двох міліметрів зі структурними елементами в 80 мікрометрів і товщиною шару 20 мікрометрів. Отриманий матеріал виявився стійким до хімічних впливів і мав вкрай рівну і гладку поверхню, що підтверджують дані атомно-силової мікроскопії.
Представлена технологія може бути використана в мікроелектроніці, компактних оптичних пристроях і мікрофлюїдиці, де вкрай важливий розмір і якість структурних елементів. За рахунок використання поширеного методу стереолітографії дослідники сподіваються на легке впровадження технології.
Раніше дослідники з MIT вже представили експериментальний 3D-принтер, що друкує склом, який, однак, не відрізнявся високою якістю вироблених деталей.