Nová hala v Hamburku se otevřela koncem minulého roku, aby ocenila architektonické kritiky z celého světa. Stoupající struktura má fasádu z asi 2000 plochých a zakřivených skleněných panelů, což vyvolává dojem vlny, která se chystá rozbít. Projekt však byl zpožděn o šest let a stovky milionů eur překročily rozpočet, s částečným přebytkem způsobeným starou, časově náročnou formovací technikou používanou k zakřivení skleněných panelů.
Související obsah
- Poskytování nástrojů pro stavbu mariánů na bojišti
Co kdyby ale skleněné panely mohly být jednoduše vytištěny pomocí 3D tiskárny?
Až dosud to nebylo vůbec možné. Nejčastěji používanými materiály pro 3D tisk jsou polymery a existují techniky pro tisk kovů, keramiky, betonu, léků, dokonce i potravin. Sklo však v rovnici téměř chybělo.
"Sklo je jedním z nejstarších materiálů, které lidstvo použilo, a je úžasné vidět, že revoluce ve 3D tisku 21. století ignorovala sklo dodnes, " říká Bastian Rapp, výzkumný pracovník německého technologického institutu v Karlsruhe.
Tým společnosti Rapp přišel s novou technikou pro 3D tiskové sklo, která dokáže vyrábět skleněné předměty, které jsou silné a průhledné. Tato technika využívá tradiční metodu 3D tisku zvanou stereolitografie. Ve stereolitografii tiskárna vytváří vrstvu objektů po vrstvě pomocí kapaliny - tradičně polymeru - která ztuhne, když se jí dotkne laserové světlo. Tým společnosti Rapp přišel na to, jak to provést pomocí práškového skla suspendovaného v tekutém polymeru. Jakmile je předmět vytištěn, umístí se do vysokoteplotní pece, která spálí polymer a roztaví skleněné částice a zůstane pouze tvrzené sklo.
Tištěné sklo má vysokou odolnost proti tepelným nárazům, jak je zde ukázáno, když je sklo z taveného oxidu křemičitého vystaveno plameni 800 stupňů Celsia. (NeptunLab / KIT) Ačkoli Rappova technika není prvním příkladem 3D tiskového skla - vědci MIT vyvinuli metodu pro vytlačování roztaveného skla před dvěma lety, zatímco jiné týmy používaly techniky s nižší teplotou, které produkují slabý zakalený produkt - je to první tisk čiré sklo při nízkých teplotách. Je to také první, kdo využívá výhod běžných 3D stereolitografických tiskáren, což znamená, že je lze použít i bez speciálního vybavení.
Sklo má řadu jedinečných vlastností, díky nimž je jako 3D tištěný materiál žádoucí, říká Rapp.
"Neexistuje téměř žádný materiál, který by mohl být vystaven tak vysokým teplotám, jako je sklo, " říká. "Neexistuje téměř žádná chemikálie, která by mohla napadnout sklo, zatímco polymery mohou být degradovány UV zářením a organickými rozpouštědly."
Tým vytiskl tento trojrozměrný skleněný preclík. (NeptunLab / KIT) Sklo má také průhlednost nepřekonatelnou jinými materiály. Světlo neprochází téměř stejně dobře i nejjasnějšími plasty, což je důvod, proč mají domy skleněná okna, navzdory jejich rozbití. Kvalitní objektivy fotoaparátu jsou proto vždy skleněné, říká Rapp, zatímco čočky smartphonů jsou obvykle plastové.
"Proto je kvalita fotografie, kterou pořídíte pomocí nejmodernějšího smartphonu, ve srovnání s fotoaparátem vždy nižší, " říká Rapp.
Nová technika by mohla být použita pro tisk téměř všeho, říká Rapp. Lze jej použít pro drobné, složité předměty, jako jsou šperky, čočky nebo počítačové součásti, nebo pro velké předměty, jako jsou okna. Jedinou proměnnou je samotná tiskárna.
Zde je trojrozměrná struktura hradní brány vytištěné v taveném křemičitém skle. (NeptunLab / KIT) Technika 3D tisku má výhody oproti netisknutelným metodám výroby malých skleněných modelů v tom, že nevyžaduje chemické leptání, které používá nebezpečnou kyselinu fluorovodíkovou, a že může mít uzavřené dutiny a kanály, což u tradičního skla není možné. - foukání. A potenciálně má výhodu rychlosti oproti netisknutým metodám výroby skla.
Rappův tým použil pro svůj výzkum levnou a nemodifikovanou tiskárnu typu, kterou by si mohl koupit jakýkoli domácí nadšenec.
"Je to zavedená technologická platforma, pokud jde o strojní zařízení, a je to dobře známý a dobře známý materiál, " říká Rapp. "Jedinou věcí, kterou jsme udělali, byl most mezi nimi."
Výzkum týmu byl zveřejněn tento měsíc v časopise Nature .
Rapp vytvořil společnost pro komercializaci této techniky. Doufá, že do konce roku bude mít na trhu první produkt.
