3D-принтеры теперь могут печатать из... стекла

Команда инженеров и искусствоведов из Вашингтонского университета (University of Washington) разработала способ создания объектов из стекла с использованием обычного 3D-принтера. Техника позволяет применять новые материалы с подобными устройствами.

Называется технология “Витрарельефный процесс” (Vitraglyphic process) и является дальнейшим продвижением относительно успехов с керамикой, достигнутых прошедшей весной. “Ясно, что если мы можем получить материал из порошковой формы на уровне детализации 20 микрон, мы можем напечатать что угодно”, - говорит профессор механической инженерии Марк Гантер (Mark Ganter).

Трёхмерные принтеры используются как дешёвый и быстрый путь для создания прототипов. В обычной печатной 3D-системе, работающей с порошком, тонкий слой вещества распределяется по платформе, а программное обеспечение управляет струйным принтером, наносящим связывающий раствор в необходимых местах. Он взаимодействует с порошком и скрепляет частицы друг с другом, в результате чего получается трёхмерный объект. Однако стеклянный порошок плохо впитывает жидкость, поэтому использующаяся в случае с керамикой методика должна была быть пересмотрена. “Привычный процесс печати приводил к выходу желатиноподобных частей, когда мы обращались к стеклянному порошку, - рассказывает аспирант Грант Марчелли (Grant Marchelli). – Необходимо было изменить обработку как порошка, так и связующей смеси”. Регулируя соотношение между двумя компонентами, учёные добились твёрдой формы с порошком от Spectrum Glass. Структура удерживалась вместе и плавилась при требуемой температуре.

Стекло может быть прозрачным или светонепроницаемым, но выделяется своей неорганической формой вещества (не содержит углерод), затвердевающего из расплавленного состояния без формирования молекулами упорядоченных кристаллических структур. Поэтому технически стекло – это скорее охлаждена жидкость, чем твёрдый материал. Как отмечает Гантер, напечатанное трёхмерное стекло имеет поразительную схожесть с техникой создания стеклянных изделий pate de verre (”тесто из стекла”). В ней стеклянный порошок смешивается со связывающим материалом, таким как яичный белок или эмаль, и располагается на форме для обжига. Методика берёт начало со времён раннего Египта, а благодаря новым технологиям получает новую жизнь.

Как и в случае с керамикой, исследователи видят широкие возможности для трёхмерной печати из стекла. “Опубликование описания без коммерческих условий, мы надеемся, вдохновит на дальнейшие эксперименты и инновации сообщества искусств и инженеров”, - описывает благие намерения профессор механической инженерии Вашингтонского университета Дуэйн Сторти (Duane Storti). Аспирант Центра цифровых искусств и экспериментальных медиа при университете Меган Трейнор (Meghan Trainor) первой применила новый метод. “С созданием стеклянных объектов из цифровых моделей мои идеи немедленно воплощаются в осязаемую форму, что является ключевым фактором в познании цифровых форм искусства, - говорит Трейнор. – Перемещение от идеи к печати за такой короткий период времени создаёт притягательный процесс, где стеклянные объекты становятся частью тактильной обратной связи”. Доцент архитектуры в Калифорнийском университете (University of California), Беркли, Рональд Рэл (Ronald Rael) сотрудничал с коллегами с целью разработки собственного принтера. Он занимается новым видом керамических блоков, которые можно применять для удаления влаги из охлаждающих систем. “3D-печать из стекла имеет большой потенциал в сфере использования стекла в архитектуре, - объясняет исследователь. – До сих пор не существовало приемлемого метода быстрого получения образцов из этого материала, что привело к дороговизне и большим затратам времени на процесс тестирования моделей”. По его словам, трёхмерная печать позволяет испытывать разные виды стекла, в том числе из переработанных его отходов.