ハンブルクの新しいコンサートホールは、世界中の建築批評家からの称賛のために昨年後半にオープンしました。 そびえ立つ構造には、約2, 000枚の平らで湾曲したガラスパネルのファサードがあり、波が砕けそうな印象を与えます。 しかし、プロジェクトは6年遅れで、予算を数億ユーロ上回り、ガラスパネルを湾曲させるために使用された古代の時間のかかる成形技術に起因する超過分もありました。
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しかし、ガラスパネルを3Dプリンターで簡単に印刷できたらどうでしょうか？
これまで、これはまったく不可能でした。 最も一般的に使用される3D印刷材料はポリマーであり、金属、セラミック、コンクリート、医薬品、さらには食品の印刷技術も存在します。 しかし、方程式にはガラスがほとんど含まれていません。
「ガラスは人類が使用した最も古い材料の1つであり、21世紀の3D印刷革命がこれまでガラスを無視していたのは驚くべきことです」と、ドイツのカールスルーエ工科大学の研究者であるバスティアンラップは言います。
Rappのチームは、ガラスを3Dプリントするための新しい手法を考案しました。これは、強くて透明なガラスオブジェクトを作成できるものです。 この手法は、ステレオリソグラフィーと呼ばれる従来の3D印刷方法を利用します。 ステレオリソグラフィーでは、プリンターは、レーザー光に触れると硬化する液体（従来はポリマー）を使用して、レイヤーごとにオブジェクトを構築します。 ラップのチームは、液体ポリマーに懸濁した粉末ガラスを使用してこれを行う方法を見つけました。 オブジェクトが印刷されると、高温オーブンに入れられ、ポリマーが燃え尽きてガラス粒子が溶け、硬化したガラスのみが残ります。
ここに示すように、溶融ガラスが800℃の炎にさらされると、印刷されたガラスは高い耐熱衝撃性を持ちます。 （NeptunLab / KIT） Rappの技術は3D印刷ガラスの最初の例ではありませんが、MITの研究者は2年前に溶融ガラスを押し出す方法を開発しましたが、他のチームは弱い曇りの製品を生成する低温技術を使用しました。低温で透明なガラス。 また、通常の市販の3Dステレオリソグラフィープリンターを利用するのは初めてです。つまり、特別な機器をほとんど使用せずに使用できます。
Rapp氏によると、ガラスには多くのユニークな特性があり、3D印刷素材として望ましいとされています。
「ガラスがさらされるような高温にさらされる材料はほとんどありません」と彼は言います。 「また、ガラスを攻撃する化学物質はほとんどありませんが、ポリマーは紫外線や有機溶剤によって分解される可能性があります。」
チームはこの3次元ガラスプレッツェルを印刷しました。 （NeptunLab / KIT） また、ガラスは他の素材とは比べ物にならない透明性を備えています。 光は透明度の高いプラスチックでもほとんど透過しないため、壊れやすいにもかかわらず、家にはガラス窓があります。 スマートフォンのレンズは通常プラスチック製ですが、高品質のカメラレンズは常にこの理由でガラスです。
「これが、カメラと比較して最先端のスマートフォンで撮った写真の品質が常に劣っている理由です」とラップは言います。
Rapp氏によると、この新しい手法を使用すると、ほとんど何でも印刷できます。 宝石、レンズ、コンピューター部品などの小さくて複雑なオブジェクト、または窓などの大きなオブジェクトに使用できます。 唯一の変数はプリンター自体です。
これは、石英ガラスで印刷された城の門の3次元構造です。 （NeptunLab / KIT） 3D印刷技術には、化学エッチングを必要とせず、危険なフッ化水素酸を使用し、従来のガラスでは不可能な空洞とチャネルを閉じることができるという点で、小さなガラスモデルを作成する非印刷方法よりも利点があります-吹きます。 また、ガラス生産の非印刷方法よりも潜在的に速度の利点があります。
彼らの研究のために、Rappのチームは、家の愛好家が購入できるタイプの安価で改造されていないプリンターを使用しました。
「これは、機械の面で確立された技術プラットフォームであり、よく知られ、よく知られた材料です」とラップは言います。 「私たちが作ったのはその間の橋だけでした。」
チームの研究は、今月Nature誌に掲載されました。
Rappは、この手法を商品化する会社を設立しました。 彼は年内に最初の製品を市場に出すことを望んでいます。
