供稿人：李晓，连芩 发布日期：2017-04-25
近日，德国研究人员找到了一种利用现有光固化快速成型技术3D打印玻璃的方法。打印出的石英玻璃透明度及表面质量可以与商用石英玻璃媲美。这一研究成果已经发表在《自然》杂志上。
3D打印技术打印的材料通常是塑料、金属、陶瓷，而玻璃由于其需要高温熔化，难以用3D打印技术成型。麻省理工学院也尝试过3D打印玻璃，用一种温度在1038摄氏度的设备直接挤出熔化的玻璃，就像点胶枪的成型方式。但这种方式挤出的玻璃线分辨率不高，难以形成光滑的表面，并且玻璃制品的强度差，透明度也不及商用玻璃。
a. 3D打印玻璃流程 b.打印的玻璃KIT标志（基准尺寸：5mm） c.打印的玻璃卷饼（基准尺寸：5mm） d.高温下结构的完整性（基准尺寸：1cm）
图1 3D打印玻璃过程及成品
德国的研究人员是把固态的二氧化硅粉末和液态的光固化聚合物混合形成液态的光固化复合材料（在紫外线照射下会变硬）。复合材料置于容器中，逐层暴露在紫外光下。经过编程设置的紫外光能在每层材料上形成特定形状，使特定形状区域的材料硬化，逐层形成一个实体。然后把成型的实体放在高温熔炉中加热，烧掉里面的光固化聚合物，剩下的二氧化硅颗粒会熔在一起，形成单纯的玻璃件。
图2 3D打印的玻璃城堡（基准尺寸：270μm）
为了证明这项技术的打印效果，研究人员打印了一个小城堡，一个蜂窝结构，甚至一块玻璃卷饼。单层厚可以达到20微米，并且能够承受高达800摄氏度的温度。除此之外，研究人员还表示，在复合材料中加入金属盐，可以打印出颜色各异的玻璃制品。
这项技术无疑突破了传统玻璃制件的制造方式，降低复杂、精细玻璃制品的生产成本。未来，这项技术可能被用来3D打印摄像头中的复合镜头、高精度光学组件。