Hamburgi uus kontserdimaja avati eelmise aasta lõpus, et kogu maailma arhitektuurikriitikud saaksid tunnustust. Hüppeliselt tõusval konstruktsioonil on umbes 2000 lamedat ja kõverdatud klaaspaneeli fassaadi, mis jätab mulje lainetavast lainest. Kuid projekt oli hilinenud kuus aastat ja eelarved ületasid sadu miljoneid eurosid, kusjuures osa ülejäägist tulenes iidsest, aeganõudvast vormimismeetodist, mida kasutati klaaspaneelide kõverdamiseks.
Seotud sisu
- Laevaväljale droonide ehitamiseks tööriistade andmine
Aga mis siis, kui klaaspaneele oleks võinud lihtsalt 3D-printeriga printida?
Seni poleks see üldse olnud võimalik. Kõige sagedamini kasutatavad 3D-trükimaterjalid on polümeerid ning tehnikad on olemas ka metallide, keraamika, betooni, ravimite, isegi toidu trükkimiseks. Kuid klaas on võrrandist peaaegu puudu.
"Klaas on üks vanimaid materjale, mida inimkond on kasutanud, ja see on hämmastav, kui näete, et 21. sajandi 3D-printimise revolutsioon on klaasi seni tähelepanuta jätnud, " ütleb Saksamaa Karlsruhe tehnoloogiainstituudi teadur Bastian Rapp.
Rapi meeskond on välja töötanud uue 3D-prindiklaasi tehnika, mis võimaldab toota klaasist objekte, mis on nii tugevad kui ka läbipaistvad. Selles tehnikas kasutatakse traditsioonilist 3D-printimise meetodit, mida nimetatakse stereolitograafiaks. Stereolitograafias loob printer objekti kihi kihi kaupa, kasutades vedelikku - tavaliselt polümeeri -, mis kõveneb laservalguse puudutamisel. Rapi meeskond on välja mõelnud, kuidas seda teha vedelas polümeeris suspendeeritud pulbriklaasi abil. Kui objekt on trükitud, asetatakse see kõrge temperatuuriga ahju, mis põletab polümeeri ära ja sulandab klaasosakesed, jättes järele ainult karastatud klaasi.
Nagu siin näidatud, on trükitud klaasil kõrge termilöögikindlus, kui sulatatud ränidioksiidklaas puutub kokku leegiga 800 kraadi Celsiuse järgi. (NeptunLab / KIT) Ehkki Rapi tehnika pole 3D-prindiklaasi esimene näide - MIT-i teadlased töötasid kaks aastat tagasi välja sulaklaasi väljapressimise meetodi, teised meeskonnad kasutasid madalamal temperatuuril võtteid, mis annavad nõrga häguse toote - see trükitakse esimesena läbipaistev klaas madalatel temperatuuridel. See on ka esimene, mis kasutab ära tavalisi 3D-stereolitograafia printerit, mis tähendab, et seda saab kasutada ilma erivarustuseta.
Klaasil on mitmeid ainulaadseid omadusi, mis muudavad selle 3D-prinditud materjalina soovitavaks, kirjutab Rapp.
"Peaaegu pole ühtegi materjali, mis puutuks kokku nii kõrge temperatuuriga, kui klaas võib kokku puutuda, " ütleb ta. "Ja peaaegu pole ühtegi kemikaali, mis klaasile vastu peaks, samas kui polümeere võib lagundada ultraviolettvalgus ja orgaanilised lahustid."
Meeskond trükkis selle kolmemõõtmelise klaasist eelrõnga. (NeptunLab / KIT) Klaasil on ka muude materjalidega võrreldamatu läbipaistvus. Valgus ei pääse peaaegu kõige paremini läbi ka kõige selgematest plastikutest, mistõttu majadel on klaasist aknad, hoolimata nende purunemisest. Kvaliteetsed kaameraobjektiivid on sel põhjusel alati klaasist, ütles Rapp, samas kui nutitelefonide läätsed on tavaliselt plastist.
"Seetõttu on kaasaegse nutitelefoniga tehtud foto kvaliteet võrreldes kaameraga alati halvem, " ütleb Rapp.
Uue tehnika abil saaks trükkida peaaegu ükskõik mida, väidab Rapp. Seda saab kasutada pisikeste, keerukate objektide, näiteks ehete, läätsede või arvuti osade jaoks, või suurte objektide, näiteks akende jaoks. Ainus muutuja on printer ise.
Siin on lossi värava kolmemõõtmeline struktuur, mis on trükitud sulatatud ränidioksiidklaasist. (NeptunLab / KIT) 3D-printimistehnikal on väikeste klaasimudelite valmistamiseks mittetrükkimismeetodite ees eelised, kuna see ei vaja keemilist söövitamist, milles kasutatakse ohtlikku vesinikfluoriidhapet, ning sellel võivad olla suletud õõnsused ja kanalid, mis tavapärases klaasis pole võimalik -puhumine. Ja sellel on potentsiaalne kiiruse eelis ka klaasitootmise mittetrükkimismeetodite ees.
Oma uurimistööks kasutas Rapi meeskond odavat, modifitseerimata tüüpi printerit, mida võiks osta iga koduhuviline.
"See on masinate osas väljakujunenud tehnoloogiline platvorm ning see on hästi tunnustatud ja tuntud materjal, " ütleb Rapp. "Ainus, mis me tegime, oli sild nende vahel."
Meeskonna uurimistöö avaldati sel kuul ajakirjas Nature .
Rapp on loonud ettevõtte tehnika turustamiseks. Ta loodab, et aasta lõpuks on turul esimene toode.
