一个新的边疆3D打印，工程师在3D中打印透明玻璃

玻璃3-D印刷过程。

来自麻省理工学院的工程师开发了一种新的系统来在3-D中打印透明玻璃。这款新系统是第一个从计算机化设计创建强大的坚固玻璃结构。

3-D印刷后面的技术 - 最初在麻省理工学院长大的工作 - 近年来爆炸了，包括各种各样的材料，包括塑料和金属。同时，3-D打印机的成本充分地跌至使其成为家庭消费物品。

现在，一支麻省理工学院研究人员在3-D打印中开辟了新的前沿：打印光学透明玻璃物体的能力。

新系统在3D印刷和添加剂制造期刊中描述的是MIT Media Lab的副教授Neri Oxman开发的; Peter Houk是麻省理工学院玻璃实验室的主任;麻省理工学院研究人员John Klein和Michael Stern;和其他六个。

其他群体已经尝试过3-D印刷玻璃物体，但主要障碍是熔化材料所需的极高温度。有些人使用了微小的玻璃颗粒，在较低的温度下熔化在称为烧结的技术下。但这些物体在结构上弱和光彩上是多云的，消除了两种玻璃最理想的属性：强度和透明度。

用麻省理工学院的玻璃实验室在麻省理工学院媒体实验室中介导的物质组开发的光学透明玻璃的添加剂制造。古代但封闭封闭但无形的，玻璃首先在4500年前在梅索多塔菊和古埃及创造。其生产的精确食谱 - 化学和技术 - 通常保持密切的秘密。玻璃可以成型，形成，吹塑，镀或烧结;它的正式质量与用于其形成的技术密切相关。从古埃及的胎圈制造过程中发现核心成型过程，通过罗马时代的金属吹气管的发明，以现代工业的Pilkington制造大型平板玻璃;玻璃技术的每一个新突破都是由于长时间的实验和聪明才智而发生的，并且对材料的用途产生了新的宇宙。本次展示推出了一种称为G3DP的光学透明玻璃印刷过程的首先。

由麻省理工学院组织开发的高温系统保留了这些性质，生产印刷的玻璃物体，既不呈现强大又透明。与现在的其他3D打印机一样，该设备可以在计算机辅助设计程序中打印设计的设计，生产具有很少人为干预的成品。

在本发明的版本中，在从传统的玻璃泡窑收集后，将熔融玻璃装入装置顶部的料斗中。完成后，必须将成品件从组装的移动平台中切断。

在操作中，设备的料斗和玻璃被挤出以形成物体的喷嘴，保持在约1,900华氏度的温度，远高于其他3-D印刷的温度。来自喷嘴的发光熔融玻璃流类似于蜂蜜，在平台上，冷却和硬化。

一项挑战研究人员面临的是保持玻璃灯足够热，所以下一层结构将坚持它，但没有那么热，结构会坍塌成一个无形的肿块。它们最终产生了三个独立的部件，可以独立地将其独立加热到所需的温度：熔融玻璃库存的上储存器，该腔室底部的喷嘴，以及建立印刷物体的下腔室。

Klein说，该概念在课程中始于一个课程中的一个项目，Klein说;当初始工作表明这个想法有承诺时，他和其他人决定改进这个概念。但它仍然是一个漫长而艰苦的过程，有很多试验和错误。

“玻璃本质上是一种非常困难的材料，”克莱因说：其粘度随温度的变化，需要精确控制过程的所有阶段的温度。

Oxman表示，新过程可以允许对可以产生的玻璃形状进行前所未有的控制。

“我们可以设计和打印具有可变厚度和复杂内部特征的组件 - 与玻璃板不同，内部特征反映外形，”奥克曼解释说。例如，她补充说：“我们可以控制太阳能透射率。… 与压制或吹玻璃部件不同，该玻璃部件必须具有平滑的内表面，印刷部分可以在内部以及外部具有复杂的表面特征，并且这些特征可以充当光学透镜。“

奥克斯曼补充说，她预见到适应的过程创造了更大的结构。

“我们可以超越离散的正式和功能分区的现代建筑传统，并产生一体的一体化建筑皮肤，该皮肤立即结构和透明吗？”她问。“因为玻璃立刻是结构透明的，所以相对容易考虑在一个综合皮肤内整合结构和环境建筑性性能。”

Houk引用了几个额外的方向，以进一步推动研究。一个是通过机械柱塞或压缩气体向系统添加压力 - 以产生更均匀的流动，从而更均匀地覆盖玻璃的挤出细丝。额外的工作将专注于在玻璃中使用颜色，该团队已经在有限测试中证明。

Klein说，印刷系统是麻省理工学院灵活部门界限促进的多学科工作的一个例子 - 在这种情况下，涉及来自Media Lab，机械工程系和MIT玻璃实验室的团队成员，也是材料部的一部分科学与工程。

在麻省理工学院，研究团队的成员还包括Markus Kayser，Chikara Inamura和Shreya Dave。他们加入了哈佛大学的詹姆斯·韦弗（James Weaver）在意大利帕多瓦大学的生物学启发工程和Giorgia Franchin和Paolo Colombo的Paolo Colombo。

研究报告的PDF副本：光学透明玻璃的添加剂制造