Η νέα αίθουσα συναυλιών του Αμβούργου άνοιξε τα τέλη του περασμένου χρόνου για να αναγνωρίσει τους αρχιτέκτονες σε όλο τον κόσμο. Η ραγδαία δομή έχει μια πρόσοψη περίπου 2.000 επίπεδων και καμπυλωμένων γυάλινων πάνελ, δίνοντας την εντύπωση ενός κύματος που πρόκειται να σπάσει. Όμως, το έργο ξεπέρασε έξι χρόνια και εκατοντάδες εκατομμύρια ευρώ πέρα από τον προϋπολογισμό, με μερικές από τις υπερβολές λόγω της αρχαίας, χρονοβόρας τεχνικής χύτευσης που χρησιμοποιείται για την καμπύλη των γυάλινων πλακών.
σχετικό περιεχόμενο
- Δίνοντας στους Ναυτικούς τα εργαλεία για να χτίσουν το Drones στο πεδίο μάχης
Αλλά τι γίνεται αν τα γυάλινα πλαίσια θα μπορούσαν απλά να έχουν τυπωθεί με ένα 3D εκτυπωτή;
Μέχρι τώρα, αυτό δεν θα ήταν καθόλου δυνατό. Τα πιο συχνά χρησιμοποιούμενα υλικά εκτύπωσης 3D είναι πολυμερή και υπάρχουν τεχνικές για την εκτύπωση μετάλλων, κεραμικών, σκυροδέματος, φαρμάκων, ακόμη και τροφίμων. Αλλά το γυαλί σχεδόν απέμεινε από την εξίσωση.
"Το γυαλί είναι ένα από τα παλαιότερα υλικά που έχει χρησιμοποιήσει η ανθρωπότητα και είναι εκπληκτικό το γεγονός ότι η επανάσταση 3D εκτύπωσης του 21ου αιώνα έχει αγνοήσει το γυαλί μέχρι σήμερα", λέει ο Bastian Rapp, ερευνητής στο Γερμανικό Ινστιτούτο Τεχνολογίας της Καρλσρούης.
Η ομάδα του Rapp έχει καταλήξει σε μια νέα τεχνική 3D γυαλιού εκτύπωσης, η οποία μπορεί να παράγει γυάλινα αντικείμενα που είναι τόσο ισχυρά και διαφανή. Η τεχνική χρησιμοποιεί μια παραδοσιακή μέθοδο 3D εκτύπωσης που ονομάζεται στερεολιθογραφία. Στη στερεολιθογραφία, ο εκτυπωτής δημιουργεί το στρώμα αντικειμένου από το στρώμα χρησιμοποιώντας ένα υγρό-παραδοσιακά ένα πολυμερές-που σκληραίνει όταν αγγίζεται από ένα φως λέιζερ. Η ομάδα του Rapp έχει καταλάβει πώς να το κάνει χρησιμοποιώντας τη σκόνη γυαλιού που αιωρείται σε ένα υγρό πολυμερές. Μόλις εκτυπωθεί το αντικείμενο, τοποθετείται σε φούρνο υψηλής θερμοκρασίας, ο οποίος καίει το πολυμερές και συντηρεί τα σωματίδια γυαλιού, αφήνοντας πίσω του μόνο σκληρυμένο γυαλί.
Το τυπωμένο γυαλί έχει υψηλή αντίσταση στην θερμική κρούση, όπως καταδεικνύεται εδώ, όταν το γυαλί πυροσυσσωματωμένου πυριτίου εκτίθεται σε φλόγα 800 βαθμών Κελσίου. (NeptunLab / KIT) Αν και η τεχνική της Rapp δεν είναι το πρώτο παράδειγμα γυαλιού 3D, οι ερευνητές του MIT ανέπτυξαν μέθοδο εκτόξευσης τετηγμένου γυαλιού πριν από δύο χρόνια, ενώ άλλες ομάδες χρησιμοποίησαν τεχνικές χαμηλότερης θερμοκρασίας που παράγουν ένα αδύναμο, θολό προϊόν - είναι οι πρώτοι που εκτυπώνουν καθαρό γυαλί σε χαμηλές θερμοκρασίες. Είναι επίσης η πρώτη που επωφελείται από τους συνήθεις, εκτυπωτές 3D stereolithography off-the-shelf, που σημαίνει ότι μπορεί να χρησιμοποιηθεί χωρίς πολύ ειδικό εξοπλισμό.
Το γυαλί έχει μια σειρά από μοναδικές ιδιότητες που το καθιστούν επιθυμητό ως ένα 3D έντυπο υλικό, λέει ο Rapp.
"Δεν υπάρχει σχεδόν κανένα υλικό που να μπορεί να εκτεθεί σε τέτοιες υψηλές θερμοκρασίες, όπως μπορεί να εκτεθεί το γυαλί", λέει. "Και δεν υπάρχει σχεδόν καμία χημική ουσία που να μπορεί να προσβάλει γυαλί, ενώ τα πολυμερή μπορούν να υποβαθμιστούν με υπεριώδη ακτινοβολία και οργανικούς διαλύτες".
Η ομάδα εκτύπωσε αυτό το τρισδιάστατο κουλούρι από γυαλί. (NeptunLab / KIT) Το γυαλί έχει επίσης διαφάνεια που δεν συνδυάζεται με άλλα υλικά. Το φως δεν περνάει σχεδόν εξίσου καλά μέσα από ακόμη και τα καθαρότερα πλαστικά, που είναι ο λόγος για τα σπίτια έχουν γυάλινα παράθυρα, παρά την ανυπαρξία τους. Οι φακοί υψηλής ποιότητας της φωτογραφικής μηχανής είναι πάντα γυαλί για αυτό το λόγο, λέει ο Rapp, ενώ οι φακοί των smartphone είναι συνήθως πλαστικοί.
"Αυτός είναι ο λόγος για τον οποίο η ποιότητα της φωτογραφίας που τραβάτε με ένα προηγμένο smartphone σε σύγκριση με μια φωτογραφική μηχανή είναι πάντα κατώτερη", λέει ο Rapp.
Η νέα τεχνική θα μπορούσε να χρησιμοποιηθεί για την εκτύπωση σχεδόν οτιδήποτε, λέει ο Rapp. Θα μπορούσε να χρησιμοποιηθεί για μικροσκοπικά, περίπλοκα αντικείμενα όπως κοσμήματα, φακοί ή εξαρτήματα ηλεκτρονικών υπολογιστών ή για μεγάλα αντικείμενα όπως παράθυρα. Η μόνη μεταβλητή είναι ο ίδιος ο εκτυπωτής.
Εδώ υπάρχει μια τρισδιάστατη δομή πύλης κάστρου τυπωμένη σε γυαλί πυρογενέσεως. (NeptunLab / KIT) Η τεχνική 3D εκτύπωσης έχει πλεονεκτήματα έναντι των μη τυπογραφικών μεθόδων κατασκευής μικρών γυάλινων μοντέλων στο ότι δεν απαιτεί χημική χάραξη, η οποία χρησιμοποιεί επικίνδυνο υδροφθορικό οξύ και ότι μπορεί να έχει κλειστές κοιλότητες και κανάλια, κάτι που δεν είναι δυνατό στο παραδοσιακό γυαλί -Φεύγω. Και έχει πιθανώς ένα πλεονέκτημα ταχύτητας έναντι των μεθόδων μη εκτύπωσης της παραγωγής γυαλιού επίσης.
Για την έρευνά τους, η ομάδα του Rapp χρησιμοποίησε ένα φθηνό, μη τροποποιημένο εκτυπωτή ενός τύπου που θα μπορούσε να αγοραστεί από οποιονδήποτε οικιακό ενθουσιώδη.
"Είναι μια καθιερωμένη τεχνολογική πλατφόρμα από μηχανικής πλευράς και είναι ένα πολύ γνωστό και γνωστό υλικό", λέει ο Rapp. "Το μόνο που κάναμε ήταν η γέφυρα στο μεταξύ."
Η έρευνα της ομάδας δημοσιεύθηκε αυτό το μήνα στο περιοδικό Nature .
Η Rapp δημιούργησε μια εταιρεία για να εμπορευματοποιήσει την τεχνική. Ελπίζει να έχει ένα πρώτο προϊόν στην αγορά μέχρι το τέλος του έτους.
