Nieuwe techniek biedt mogelijkheden voor 3D-glasprinten

Duitse wetenschappers hebben een nieuwe techniek ontwikkeld die het mogelijk maakt om glas te gebruiken voor 3D-printen. Ondanks veel innovatieve doorbraken bij onder meer het Amerikaanse MIT, was hier tot op heden nog geen optimale manier voor gevonden.

Glas staat bekend als een van de beste materialen. Thermische, mechanische en chemische bestendigheid in combinatie met ongeëvenaarde optische eigenschappen maken glas tot een zeer geschikt materiaal voor veel toepassingen. Toch heeft de verwerking van het materiaal de afgelopen eeuw weinig progressie gekend. 

Chemisch 

Tot op heden kon glas alleen verwerkt worden ofwel  op een hoge temperatuur of door middel van chemische processen waarbij gevaarlijke chemicaliën of gassen worden gebruikt. Dit is de voornaamste reden dat polymeren vaak worden verkozen boven glas; ze zijn heel makkelijk te verwerken, te gieten en te vormen in allerlei willekeurige vormen. Een vergelijkbaar proces voor het gemakkelijk vormen van glas zou een enorme doorbaak betekenen.  

De techniek die is ontwikkeld in het NeptunLab van de Karlsruhe Institute of Technology (KIT) heet True3DGlass en is een compleet nieuwe benadering van het creëren van 3D-structuren van gesmolten glas. De basis van deze techniek is een ‘vloeibaar glas’, een mengsel van kwartsglaspoeder en vloeibaar polymeer. Deze honingachtige siroop kan als inkt in de 3D-printer worden gegoten waarna de printer (een standaard SLA of FDM 3D-printer) de gewenste vorm print. Vervolgens wordt het object in een heteluchtoven geplaatst waarbij al het overtollige materiaal wordt weggesmolten. Wat overblijft zijn kleine glasdeeltjes die zich vermengen tot een geheel en transparant worden.  

Data-technologie

De verscheidenheid aan 3D-printtechnieken die tot nu toe beschikbaar zijn, zijn op polymeren of metalen gebruikt, maar nooit op glas. Waar glas in structuren werd verwerkt, bijvoorbeeld door smelten en aanbrengen door middel van een mondstuk, bleek het oppervlak zeer ruw te zijn, het materiaal poreus en vochtig. “We presenteren een nieuwe methode, een innovatie in materiaalverwerking, waarbij het vervaardigde materiaal hoogwaardig kwartsglas is met de respectievelijke chemische en fysische eigenschappen,” legt onderzoeksleider Dr. Bastian Rapp uit. 
 
3D-vormig glas kan bijvoorbeeld in data-technologie worden gebruikt. “De volgende generatie computers zal licht gebruiken, wat gecompliceerde processorstructuren vereist; 3D-technologie kan bijvoorbeeld worden toegepast om kleine, complexe structuren uit een groot aantal zeer kleine optische componenten van verschillende oriëntaties te maken.” Voor biologische en medische technologieën kunnen zeer kleine analytische systemen uit miniatuurglasbuisjes worden gemaakt. Daarnaast kunnen 3D-vormige microstructuren van glas worden gebruikt in een verscheidenheid aan optische gebieden, van brillen die moeten voldoen aan speciale eisen tot aan lenzen in laptopcamera’s.
 
De nieuwe techniek is door KIT gepresenteerd tijdens de Hannover Messe (van 24 t/m 28 april).

Door: Kelly Bakker

Bron foto: KIT