Hamburška nova koncertna dvorana otvorena je krajem prošle godine kako bi zaslužila arhitektonske kritičare širom svijeta. Lebdeća konstrukcija ima fasadu od oko 2000 ravnih i zakrivljenih staklenih ploča, što daje dojam vala koji će se uskoro slomiti. No, projekt je kasnio šest godina i stotine milijuna eura više od proračuna, s ponekim prekomjernim troškovima zbog drevne, dugotrajne tehnike lijevanja koja se koristila za zakrivanje staklenih ploča.
Povezani sadržaj
- Davanje marincima oruđe za izgradnju bespilotnih letelica na bojnom polju
Ali što ako su staklene ploče jednostavno mogle biti ispisane 3D pisačem?
Do sada, to uopće ne bi bilo moguće. Materijali za 3D tisak koji se najčešće koriste su polimeri, a postoje i tehnike ispisa metala, keramike, betona, lijekova, čak i hrane. Ali staklo je gotovo nestalo iz jednadžbe.
„Staklo je jedan od najstarijih materijala koje je čovječanstvo koristilo, a čudesno je vidjeti kako revolucija 3D ispisa 21. stoljeća do sada zanemaruje staklo“, kaže Bastian Rapp, istraživač iz njemačkog Tehnološkog instituta Karlsruhe.
Rappov tim smislio je novu tehniku 3D stakla za ispis, koja može proizvesti staklene predmete koji su i jaki i prozirni. Ova tehnika koristi tradicionalnu metodu 3D ispisa koja se naziva stereolitografija. U stereolitografiji, pisač gradi objektni sloj po sloj pomoću tekućine - tradicionalno polimera - koja se stvrdnjava kada je dodirne laserska svjetlost. Rappov tim smislio je kako to učiniti pomoću stakla u prahu suspendiranog u tekućem polimeru. Nakon što je objekt ispisan, stavlja se u pećnicu na visokoj temperaturi, koja sagorijeva polimer i spaja čestice stakla, ostavljajući samo očvrsnulo staklo.
Stampano staklo ima visoku otpornost na termički udar, kao što je ovdje pokazano, kada je staljeno silikonsko staklo izloženo plamenu od 800 stupnjeva Celzijusa. (NeptunLab / KIT) Iako Rapp-ova tehnika nije prvi primjer stakla za 3D ispis - istraživači MIT-a prije dvije godine razvili su metodu za istiskivanje rastopljenog stakla, dok su drugi timovi koristili tehnike niske temperature koje proizvode slab, zamućen proizvod - prvo je tiskao prozirno staklo na niskim temperaturama. Također je prvi koji je iskoristio obične, neočekivane 3D stereolitografske pisače, što znači da se mogu koristiti bez mnogo posebne opreme.
Staklo ima niz jedinstvenih svojstava koja ga čine poželjnim kao 3D tiskani materijal, kaže Rapp.
"Gotovo da nema materijala koji bi mogao biti izložen tako visokim temperaturama kojima mogu biti izložena stakla", kaže on. "I gotovo da nema kemikalije koja bi mogla napasti staklo, a polimeri se mogu razgraditi UV svjetlom i organskim otapalima."
Tim je ispisao ovu trodimenzionalnu staklenu perecu. (NeptunLab / KIT) Staklo također ima prozirnost neusporedivu s drugim materijalima. Svjetlost ne prolazi gotovo ni kroz najjasniju plastiku, zbog čega kuće imaju staklene prozore, unatoč lomljivosti. Objektivi visokokvalitetnih kamera uvijek su staklo iz tog razloga, kaže Rapp, dok su sočiva pametnih telefona obično plastična.
"Zato je kvaliteta fotografije koju snimite uz vrhunski pametni telefon u usporedbi s kamerom uvijek lošija", kaže Rapp.
Nova tehnika mogla bi se koristiti za ispis gotovo svega, kaže Rapp. Može se koristiti za sitne zamršene predmete poput nakita, leća ili dijelova računala ili za velike predmete poput prozora. Jedina varijabla je sam pisač.
Ovdje je trodimenzionalna struktura kaštela vrata otisnuta u stopljenom silikatnom staklu. (NeptunLab / KIT) Tehnika 3D ispisa ima prednosti u odnosu na ne-tiskarske metode izrade malih modela stakla, jer ne zahtijeva hemijsko jetkanje, koje koristi opasnu fluorovodičnu kiselinu, i može imati zatvorene šupljine i kanale, što u tradicionalnom staklu nije moguće -puhanje. A potencijalno ima i brzinsku prednost u odnosu na ne tiskarske metode proizvodnje stakla.
Za svoje istraživanje, Rappov tim koristio je jeftin, nemodificirani pisač takvog tipa koji može kupiti bilo koji kućni entuzijasta.
"To je dobro uspostavljena tehnološka platforma u pogledu strojeva, a to je dobro prepoznat i dobro poznat materijal, " kaže Rapp. "Jedino što smo napravili je most između."
Istraživanje tima objavljeno je ovog mjeseca u časopisu Nature .
Rapp je stvorio tvrtku za komercijalizaciju tehnike. Nada se da će prvi proizvod na tržištu imati do kraja godine.
