Durchsichtige 3D-Drucke aus Glas
3D-Drucker arbeiten inzwischen mit allen möglichen Materialien, durchsichtige Objekte aus Glas aber ließen sich damit bislang nicht produzieren. Ein neuer Drucker vom MIT soll das ändern.
- Mike Orcutt
3D-Drucker arbeiten inzwischen mit allen möglichen Materialien, durchsichtige Objekte aus Glas aber ließen sich damit bislang nicht produzieren. Ein neuer Drucker vom MIT soll das ändern.
Die Palette an Materialien, die sich als "Tinte" für 3D-Druck verwenden lassen, wird in rascher Folge größer. Ein Material allerdings eignete sich lange Zeit nicht dafür: durchsichtiges Glas.
Schon länger konnte man winzige Glaskörnchen in einem Pulverbett mit konventionellen 3D-Drucktechniken wie Jetting oder Sintern nutzen, doch die auf diese Weise hergestellten Gegenstände waren undurchsichtig. Jetzt aber haben Forscher am MIT das erste Gerät vorgestellt, das geschmolzenes Glas über eine Düse ausdruckt, so dass Schicht für Schicht transparente Objekte nach den digitalen Anleitungen dafür entstehen.
Das größte Problem beim Drucken mit Glas liegt darin, dass es bei extrem hohen Temperaturen erfolgen muss. Damit das Material flüssig genug ist, um durch eine Düse ausgebracht zu werden, muss es bei mehr als 1.000 Grad Celsius gehalten werden.
Um das zu erreichen, braucht der MIT-Drucker für jede Phase des Druckprozesses eigene Heizsysteme. Das geschmolzene Glas wird in einem Schmelztiegel über der Düse untergebracht, in dem Heizspiralen die nötige Hitze erzeugen. Von dem Tiegel fließt das Glas in eine spezielle Düse, in der weitere Heizspiralen es heiß halten, so dass es gut fließt und nicht kleben bleibt. Der eigentliche Druck erfolgt in einer dritten Heizkammer, deren Temperatur knapp über der liegt, bei der Glas erstarrt. Dadurch können die gedruckten Objekte allmählich und kontrolliert abgekühlt werden, so dass sie keine Sprünge bekommen.
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Eine für das Drucken mit Glas geeignete Düse zu finden, war schwierig, wie Peter Houk erklärt, Leiter des Glass Lab am MIT. Das Material dafür muss sowohl hohen Temperaturen widerstehen als auch ein Festkleben des Glases verhindern. "Bei diesen hohen Temperaturen bleibt fast alles an Glas kleben", sagt er. In der Industrie werden für manche Produktionsprozesse Düsen aus Platin eingesetzt, doch die sind sehr teuer. Deshalb entschieden sich die Forscher für eine eigens gefertigte Düse aus Aluminiumoxid.
Die Maschine druckt mit so genanntem Kalknatronglas, einer Glas-Familie, die für verschiedenste Produkte von Wassergläsern bis zu Fenstern verwendet wird. Grundsätzlich ließen sich auch Glasarten wie Pyrex zum Drucken verwenden, doch die benötigen noch deutlich höhere Temperaturen.
Wie Houk erklärt, sind er und seine Kollegen noch dabei herauszufinden, welche Beschränkungen mit dem Verfahren einhergehen. Dazu zählen die Winkel, in denen sich drucken lässt, ohne dass die Stabilität verloren geht, oder die Schwenkbarkeit der Bewegungsvorrichtung für den Druckkopf. Außerdem arbeitet die Gruppe noch daran, die mechanischen und optischen Eigenschaften der gedruckten Glasobjekte besser zu verstehen.
Das Video stammt mit freundlicher Genehmigung vom MIT Media Lab. ()
