Ученые LLNL разработали технологию 3D-печати стеклянной оптики с переменным показателем преломления

Разработка технологий 3D-печати стеклом неизбежно сталкивается с рядом трудностей, наиболее очевидными из которых являются необходимость в высоких рабочих температурах, достижение приемлемой прозрачности и качества поверхностей. Разные разработчики преследуют разные цели и прибегают к разным методам.Так, израильская компания Micron3DP ориентируется на печать достаточно крупногабаритных изделий (на иллюстрации выше) и разрабатывает экструзионные 3D-принтеры, способные в прямом смысле плавить стекло при температурах до 1600°С. Хотя технология интересна, она малопригодна для изготовления оптики, причем не только из-за необходимости в тщательной постобработке, но и пористости готовых изделий. Другой вариант состоит в 3D-печати силикатными композитами с последующим обжигом. В прошлом месяце немецкие ученые представили методику микростереолитографической печати фотополимерными смолами с наполнителем из стеклообразующего кварцевого нанопорошка, позволяющую печатать микроструктуры с шероховатостью поверхностей всего в несколько нанометров (на иллюстрации ниже). 3D-печатные изделия подвергаются обжигу для удаления связующей смолы и спекания кварцевых частиц.А вот команда Ливерморской национальной лаборатории (LLNL) использует технологию «робокастинга» или «Direct Ink Writing», то есть нанесения «чернил» через позиционируемое сопло. Преимущество этого метода над экструзией расплавленного стекла состоит не только в более высоком разрешении, но и возможности построения моделей при комнатной температуре, что снижает вероятность деформаций, растрескивания и образования пузырьков. Модели подвергаются термической обработке для повышения плотности и сглаживания слоев уже после печати, а остаточные артефакты удаляются за счет механической обработки. «Когда речь идет об изготовлении высококачественной оптики, должна достигаться полная прозрачность без видимых неровностей или линий. Наша композиция сформулирована таким образом, что материал схватывается во время печати. Большинство команд, работающих в этом направлении, прибегают к плавке стекла с последующим охлаждением, что приводит к возникновению механического напряжения и потенциально может вызвать растрескивание. Так как мы печатаем при комнатной температуре, это проблема не так актуальна», – поясняет материаловед Ду Нгуен.Практическая значимость нового процесса заключается в возможности аддитивного производства оптики с переменными показателями преломления, но плоскими поверхностями, легко поддающимися шлифовке. Достигается это за счет изменения состава расходного материала на разных этапах печати, в чем и заключается главное преимущество над упомянутой выше немецкой методикой. Кроме того, технология пригодна для изготовления прозрачных и химически стойких микрожидкостных систем. Доклад исследовательской команды опубликован по этой ссылке.

А у вас есть интересные новости? Поделитесь с нами своими разработками, и мы расскажем о них всему миру! Ждем ваши идеи по адресу news@3Dtoday.ru.