Nova koncertna dvorana Hamburga se je odprla konec lanskega leta, da bi jo odlikovali arhitekturni kritiki po vsem svetu. Vzhajajoča struktura ima fasado s približno 2000 ravnimi in ukrivljenimi steklenimi ploščami, kar daje vtis vala, ki se bo kmalu prelomil. Toda projekt je zamudil šest let in več sto milijonov evrov je presegel proračun, nekaj večjih stroškov pa je zaradi starodavne zamudne tehnike oblikovanja, ki se uporablja za ukrivanje steklenih plošč.
Sorodne vsebine
- Dajanje marincem orodja za izdelavo dronov na bojišču
Kaj pa, če bi steklene plošče preprosto natisnili s 3D-tiskalnikom?
Do zdaj to sploh ne bi bilo mogoče. Najpogosteje uporabljeni materiali za 3D tiskanje so polimeri in obstajajo tehnike tiskanja kovin, keramike, betona, zdravil, tudi hrane. Toda steklo skoraj ni bilo v enačbi.
"Steklo je eden najstarejših materialov, ki ga je človeštvo uporabljalo, in presenetljivo je, da revolucija 3D-tiskanja 21. stoletja steklo do zdaj ni upoštevala, " pravi Bastian Rapp, raziskovalec na nemškem tehnološkem inštitutu Karlsruhe.
Rappova ekipa je pripravila novo tehniko 3D-tiskanja stekla, ki omogoča izdelavo steklenih predmetov, ki so hkrati močni in prozorni. Ta tehnika uporablja tradicionalno metodo 3D-tiskanja, imenovano stereolitografija. V stereolitografiji tiskalnik gradi objektno plast s pomočjo tekočine - tradicionalno polimera -, ki se strdi, ko se dotakne laserske svetlobe. Rappova ekipa je ugotovila, kako to storiti z uporabo stekla v prahu, suspendiranega v tekočem polimeru. Ko je predmet natisnjen, ga namestimo v pečico z visoko temperaturo, ki izgori polimer in zlije steklene delce, za seboj pa ostane le utrjeno steklo.
Natisnjeno steklo ima visoko toplotno odpornost, kot je razvidno tukaj, ko je staljeno silikonsko steklo izpostavljeno plamenu 800 stopinj Celzija. (NeptunLab / KIT) Čeprav Rappova tehnika ni prvi primer 3D-stekla - raziskovalci MIT so pred dvema letoma razvili metodo za iztiskanje staljenega stekla, medtem ko so druge ekipe uporabile tehnike z nižjo temperaturo, ki proizvajajo šibek moten izdelek - je prvi, ki tiska prozorno steklo pri nizkih temperaturah. Prav tako je prvi, ki je izkoristil navadne 3D stereolitografske tiskalnike, ki niso na voljo, kar pomeni, da se lahko uporablja brez posebne opreme.
Steklo ima številne edinstvene lastnosti, zaradi katerih je zaželen kot 3D natisnjen material, pravi Rapp.
"Skoraj ni materiala, ki bi bil lahko izpostavljen tako visokim temperaturam, kot je lahko izpostavljeno steklo, " pravi. "In skoraj ni kemikalij, ki bi lahko napadale steklo, medtem ko se polimeri lahko razgradijo z UV svetlobo in organskimi topili."
Ekipa je natisnila to tridimenzionalno stekleno kretnico. (NeptunLab / KIT) Steklo ima tudi prozornost, ki je ni primerljiva z drugimi materiali. Svetloba ne prehaja skoraj tako dobro tudi skozi najbolj jasno plastiko, zato so hiše kljub lomljivosti steklena okna. Visokokakovostni objektivi kamer so iz tega razloga vedno stekleni, pravi Rapp, medtem ko so objektivi pametnih telefonov običajno plastični.
"Zato je kakovost fotografije, ki jo posnamete z najsodobnejšim pametnim telefonom v primerjavi s kamero, vedno slabša, " pravi Rapp.
Z novo tehniko bi lahko natisnili skoraj vse, pravi Rapp. Uporablja se lahko za drobne, zapletene predmete, kot so nakit, leče ali računalniški deli, ali za velike predmete, kot so okna. Edina spremenljivka je tiskalnik sam.
Tu je tridimenzionalna zgradba grajskih vrat, natisnjena iz zlitine iz silikatnega stekla. (NeptunLab / KIT) Tehnika 3D-tiskanja ima prednosti pred ne tiskarskimi načini izdelave majhnih steklenih modelov, saj ne potrebuje kemičnega jedkanja, ki uporablja nevarno fluorovodikovo kislino, in ima lahko zaprte vdolbine in kanale, kar v tradicionalnem steklu ni mogoče. -pihanje. In potencialno ima hitro prednost pred ne tiskarskimi metodami proizvodnje stekla.
Rappova ekipa je za svoje raziskave uporabila poceni, nespremenjen tiskalnik takšnega tipa, ki bi ga lahko kupil vsak domači navdušenec.
"To je dobro uveljavljena tehnološka platforma v smislu strojev in je dobro prepoznan in dobro znan material, " pravi Rapp. "Edino, kar smo naredili, je bil most vmes."
Raziskava ekipe je bila ta mesec objavljena v reviji Nature .
Rapp je ustvaril podjetje za komercializacijo tehnike. Upa, da bo imel prvi izdelek na trgu do konca leta.
