Forschung -

Forscher drucken Glas mit einem 3-D Drucker

Zum ersten Mal haben Forscher erfolgreich einen 3-D Druck mit Chalkogenidglas entwickelt, ein einzigartiges Material zur Herstellung optischer Komponenten, die bei mittleren Infrarotwellenlängen arbeiten.

Die Möglichkeit, dieses Glas im 3-D Druck herzustellen, würde komplexe Glasbauteile und Glasfasern für neuartige, kostengünstige Sensoren, Telekommunikationskomponenten und biomedizinische Schaltungen mit sich bringen.

In der Zeitschrift "Optical Materials Express" beschreiben Patrick Larochelle und seine Kollegen des 'Centre d'Optique, Photonique et Laser' (COPL) an der 'Université Laval' in Kanada, wie sie einen kommerziell erhältlichen 3-D Drucker für die Glasextrusion modifizierten.

Das neue Verfahren basiert auf der weitverbreiteten Technik der Modellierung der Schmelzabscheidung, bei der ein Kunststofffilament geschmolzen und dann Schicht für Schicht extrudiert wird, um detaillierte 3-D Objekte herzustellen.

"Der 3-D Druck optischer Materialien ebnet den Weg für eine neue Ära des Designs und der Kombination von Materialien zur Herstellung zukünftiger photonischer Komponenten und Fasern", sagte Dr. Yannick Ledemi, Mitglied des Forschungsteams.

"Diese neue Methode könnte ein Durchbruch zur effizienten und kostengünstigen Herstellung von optischen Infrarot-Komponenten sein."

Chalkogenidglas erweicht im Vergleich zu anderen Glasvarianten bei einer relativ niedrigen Temperatur. Das Forschungsteam erhöhte daher die maximale Extrudiertemperatur eines handelsüblichen 3-D Druckers von rund 260 °C auf 330 °C, um die Chalkogenid-Glasextrusion in Gang zu bringen.

Sie produzierten Chalkogenid-Glasfilamente mit ähnlichen Abmessungen wie die handelsüblichen Kunststofffilamente, die normalerweise mit dem 3-D Drucker verwendet werden. Schließlich wurde der Drucker programmiert, um zwei Proben mit komplexen Formen und Abmessungen zu erstellen.

"Unser Verfahren ist für weiches Chalkogenidglas sehr gut geeignet, aber es werden auch alternative Ansätze für den Druck anderer Glassorten untersucht", sagte Ledemi.

"Dies könnte die Herstellung von Komponenten aus mehreren Materialien ermöglichen. Glas könnte auch mit Polymeren mit speziellen elektrisch leitfähigen oder optischen Eigenschaften kombiniert werden, um multifunktionale Komponenten im 3-D Druck herzustellen."

"Der 3D-Druck wäre auch nützlich, um Faservorformen herzustellen - ein Glasstück, das in eine Faser gezogen wird - mit komplexen Geometrien oder mehreren Materialien oder einer Kombination aus beidem."

Wenn die Feinabstimmung der Design- und Fertigungstechniken abgeschlossen ist sagen die Forscher, dass der 3-D Druck für die kostengünstige Serienfertigung von Infrarot-Glasbauteilen oder Faservorformen genutzt werden kann.

"Dreidimensional gedruckte Komponenten auf Chalkogenidbasis wären für die Infrarot-Wärmebildtechnik in den Bereichen Verteidigung und Sicherheit von großem Nutzen", so Ledemi weiter.

"Sie würden auch Sensoren für die Schadstoffüberwachung, Biomedizin und andere Anwendungen realisieren, bei denen die chemische Infrarotsignatur von Molekülen zur Erkennung und Diagnose verwendet wird."

Die Forscher arbeiten nunmehr daran, das Design des Druckers zu verbessern, um seine Leistung zu steigern und eine additive Herstellung komplexer Teile oder Komponenten aus Chalkogenidglas zu erzielen.

Außerdem wollen sie neue Extruder hinzufügen, um das Co-Drucken mit Polymeren für die Entwicklung von Multimaterialkomponenten zu verwirklichen.

Weitere Beiträge zum Thema Forschung Alle Artikel des Ressorts
© elektronikinformationen.de 2019 - Alle Rechte vorbehalten