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MIT-Forscher entwickeln Technologie für transparentes, 3D-gedrucktes Glas

Auf 15. Januar 2019 von Jacqueline O. veröffentlicht
3D-gedrucktes Glas

Glas ist eines der ältesten Produktionsmaterialien und die Verarbeitungstechnologie hat sich in den vergangenen Jahren wenig verändert. Meist wird das Material durch Guss oder Blasen bearbeitet, um sowohl die optische Transparenz als auch die chemische Stabilität aufrecht zu erhalten. Vom dem traditionellen Guss und Glasbläser gab es Verbesserungen in dem Verfahren, aber die Produkte sind stark von Homogenität und einer geringen Anpassungsfähigkeit gekennzeichnet. Eigenschaften, die der 3D-Druck bereits in vielen Bereichen gelockert hat.

Die additive Fertigung mit Glas stellt dementsprechend ein potenzieller Weg zur Herstellung von hochkomplexen Geometrien und kundenspezifischen Objekten aus Glas dar. Mithilfe der Stereolithografie gelang es bereits Forschern der Universität Karlsruhe, relativ klare Glasobjekte zu erstellen. Frühere Beispiele der Nutzung des FDM-Drucks mit Glas fehlte  jedoch meist die Transparenz, sowie die chemischen Eigenschaften.

3D-gedrucktes Glas

@ Mediated Matter

Forscher des MIT haben in den letzten Jahren an einem neuen Herstellungsprozess gearbeitet, um genau das möglich zu machen und veröffentlichten im Dezember 2018 ihre Ergebnisse in der Zeitschrift „3D printing and additive manufacturing.“

Der erste Versuch: G3DP

Forscher der Mediated Matter Group am Massachusetts Institute of Technology setzten sich zum Ziel, die optischen und mechanischen Eigenschaften von Glas zu kontrollieren, und das bei hoher räumlicher Fertigungsauflösung. Bereits im August 2015 präsentierten sie die ersten Schritte ihrer Bemühungen, optisch klares 3D-gedrucktes Glas herzustellen. Das Projekt begann unter dem Namen G3DP.

Innerhalb der ersten Versuche stellten sich den Forschern jedoch so einige Herausforderung, das 3D-gedruckte Glas transparent zu halten und einen flüssigen Produktionsablauf zu erstellen, da das geschmolzene Glas gerne an der Außenfläche der Düsen haften blieb.

3D-gedrucktes Glas: Volle Kontrolle über die optischen und mechanischen Eigenschaften

Ihre Lösungen fassten die Forscher im darauf aufbauenden Projekt G3DP2 auf. Das Forscherteam entwickelte ein neues, ausgeklügeltes System für die Umsetzung der 3D-Drucks mit Glas.

Das Ergebnis: völlig transparentes Glas aus dem 3D-Drucker

Das neue Fertigungssystem beinhaltet zum einen ein digital integriertes Thermokontrollsystem für verschiedene Phasen der Glasumformung, sowie ein neuartiges, vierachsiges Motion-Control-System für die Druchflusskontrolle. Weiterhin wurde die Geometrie des Düsenspitzwinkels verändert und von 30° auf 45° erhöht und besteht nun aus Aluminium, anstatt aus Keramik. Dies ermöglicht eine bessere räumliche Genauigkeit und Präzision.

Weiterhin verwendet das Team eine geschlossene beheizte Box, in welcher das gesamte geschmolzene Glas untergebracht ist. Diese Box, sowie die Box, in welcher das Objekt gedruckt wird werden von dem Thermokontrollsystem reguliert.

3D-gedrucktes Glas

Diese 3D-Technologie für transparente Glasprodukte ist besonders, da tatsächlich klare Glasstrukturen entstehen und die Glasextrusion so gesteuert wird, dass es abkühlen und kristallisieren kann, ohne mögliche Verunreinigungen oder strukturelle Probleme.

Das System zeigte bereits sein architektonisches Potenzial und die Möglichkeiten, das relativ alte Material in Kooperation mit modernster Technologie erfolgreich zu verwenden. Hierfür wurde eine Reihe von drei Meter hohen Glassäulen für die Mailänder Designerwoche 2017 entworfen. Etwas mehr als ein Jahr später, im Dezember, konnten die Forscher ihre Ergebnisse veröffentlichen.

3D-gedrucktes Glas

Die vollständige Publikation finden Sie HIER.

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