3d принтер, печатающий стеклом

Количество материалов, с которыми могут работать 3d принтеры с каждым днём становится все больше. Сам процесс экструдирования покоряет новые вершины и помимо пластмассы, продуктов питания и различного рода металлов, может использовать в качестве наполнителя стекло.

Ранее, чтобы производить 3d печать при помощи стекла использовался кварцевый песок или же стеклянная пудра, но команда исследователей во главе с Нери Оксман (Neri Oxman) разработала 3d принтер, способный работать непосредственно с расплавленным исходным материалом. Технология, которую использует 3d принтер, получила название G3DP (Glass 3D Printing).

G3DP – это первый в своем роде метод, позволяющий создавать полностью прозрачные изделия, а в качестве основного материала здесь используется стекло. Эта технология позволяет открыть новые границы в сфере обработки стекла, которая появилась более 4,5 тысяч лет назад и подойти к самому процессу с новой, технологической точки зрения.

Работа стандартных FDM-принтеров ограничивается количеством материалов, которые могут использоваться для печати, а также формы их подачи на печатающую головку. Как правило — это пластик, которых хранится на специальных катушках и перед тем, как попасть на платформу для изделия, он проходит предварительный нагрев до нужной температуры и охлаждение. К тому же стоимость некоторых видов наполнителей довольно высока из-за своих свойств, что иногда просто не позволяет использовать его начинающим 3d любителям.

На фоне этих факторов стекло имеет свой ряд преимуществ, среди которых можно выделить прочность материала, его оптические свойства и доступность кварцевого стекла, кальцинированной соды и других ингредиентов.

Во время создания 3d принтера для работы со стеклом перед разработчиками возник целый ряд проблем. Стеклянные объекты должны медленно охлаждаться до комнатной температуры, а сам процесс охлаждения должен проходить в несколько этапов, каждый из которых имеет свой температурный диапазон. Это снижает шанс разрушения изделия от резкого перепада температуры.

Изначально группа использовала ручные пропановые горелки, но их применение приводило к возникновению трещин на печатаемом объекте. Решение нашлось с добавлением подогрева в камеру отжига, что позволило задать правильный температурный алгоритм в процессе печати.

Стеклянный наполнитель подается в 3d принтер в виде стеклянного бисера, который помещается в специальную камеру. Оттуда он попадает в область подогрева, где температура колеблется в пределах 1040 – 1165 градусов Цельсия. Её можно регулировать в зависимости от желаемой мощности, скорости печати, высоты будущего объекта и скорости подачи материала. Стеклянный наполнитель подается под стандартным давлением через отверстие, диаметры которого составляет 10 мм. Изделие послойно наращивается на керамической платформе, подогретой при помощи 300-ватного нагревателя до температуры 1000 градусов.

Размер печатных изделий в данный момент ограничивается габаритами камеры отжига, которые составляют 25 х 25 х 30 мм. Она дополнительно оснащена керамическими окошками, позволяющими наблюдать за процессом печати.

3d печать при помощи стекла – это возможность решения множества проблем при работе со множеством изделий. Такие принтеры могут использоваться во многих отраслях начиная от печати лабораторного оборудования, заканчивая запчастями для авиакосмической промышленности.