美國麻省理工學(xué)院媒體實(shí)驗(yàn)室、機(jī)械工程學(xué)院、麻省理工學(xué)院玻璃實(shí)驗(yàn)室和哈福大學(xué)的威斯研究所一起合作開發(fā)了一款稱為G3DP的新系統(tǒng)可以3D打印光學(xué)透明玻璃，該研究小組由Neri Oxman教授領(lǐng)導(dǎo)。

新平臺(tái)基于雙加熱艙概念，上層艙室作為一個(gè)所謂的窯墨盒，而下層艙室用于退火成熟結(jié)構(gòu)。窯墨盒工作在大約1900°F (1000°C)溫度下，裝有足夠的材料建立一個(gè)單一結(jié)構(gòu)玻璃器件。熔融材料經(jīng)過氧化鋁-鋯石-二氧化硅漏斗噴嘴。該項(xiàng)目綜合了現(xiàn)代技術(shù)、古老的制造玻璃工具和技術(shù)，但卻產(chǎn)生了新的玻璃結(jié)構(gòu)開發(fā)了潛在應(yīng)用。

《3D打印和添加劑制造》刊登了文章描述打印機(jī)擠出材料制成光學(xué)透明玻璃：“打印機(jī)包括可擴(kuò)展的模塊化元件，可以在加工玻璃從熔融狀態(tài)到退火器件所需的高溫下運(yùn)作。加工參數(shù)如控制玻璃黏度和流速的溫度、層高和進(jìn)料速率，調(diào)整剪裁其形狀和屬性打印出理想器件，如CAD模型。

“我們探索、定義和應(yīng)編碼幾何限制和卷繞圖案，以及各種顏色集成到可控過程，有助于一個(gè)新的設(shè)計(jì)和制造空間。打印玻璃部件驗(yàn)證了層與令人滿意的光學(xué)清晰度之間的強(qiáng)大附著力。”
 

光學(xué)玻璃3D打印過程

據(jù)悉玻璃部件的生產(chǎn)是可以高度復(fù)制的，而玻璃構(gòu)建體類似于傳統(tǒng)已獲得的：“因此3D打印玻璃物品可以擴(kuò)展到實(shí)現(xiàn)跨越尺度和功能結(jié)構(gòu)域，包括產(chǎn)品和結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)。”麻省理工學(xué)院和哈佛大學(xué)研究小組說他們的研究在于設(shè)計(jì)、工程、科學(xué)和藝術(shù)的交叉融合，代表了高度跨學(xué)科方式。

奧克斯曼教授的研究小組總結(jié)到：“初步的打印材料特性在形態(tài)、力學(xué)和光學(xué)性能方面顯現(xiàn)。結(jié)果表明當(dāng)加熱制造艙的材料強(qiáng)度約60%進(jìn)行的加工，層與層之間可以強(qiáng)有力吸附。從光學(xué)角度來看，不同樣品的幾何形狀決定了高透明度和復(fù)雜的焦散線圖。”

系統(tǒng)開發(fā)商在談到未來發(fā)展機(jī)會(huì)時(shí)說：“我們預(yù)期在熔融玻璃的添加劑制造凸現(xiàn)出的價(jià)值有兩種趨勢(shì)：首先，加工工藝在玻璃形成的形式方面有很大的自由度，這使得結(jié)構(gòu)的創(chuàng)建是通過復(fù)雜幾何結(jié)構(gòu)以更高級(jí)別結(jié)構(gòu)和環(huán)保性能為特征的，目前我們注意到如何根據(jù)幾何復(fù)雜性利用工程增益，特別是在航空航天工業(yè)某些情況下改善40%或更多的性能。其次，玻璃物體的定制創(chuàng)作為復(fù)雜支架、流體和實(shí)驗(yàn)室為單個(gè)應(yīng)用定制的器具提供了機(jī)會(huì)。展望未來，打印機(jī)和打印玻璃物體設(shè)計(jì)的同步發(fā)展將產(chǎn)生更高性能的系統(tǒng)和日益復(fù)雜的新穎對(duì)象。”
 

打印機(jī)系統(tǒng)的橫截面圖及主要特點(diǎn)