Neue von Schweizer Wissenschaftlern entwickelte Technologie könnte den 3D-Druckprozess von Glas verbessern

Unter allen Materialien, die 3D-gedruckt werden können, ist Glas immer noch eines der anspruchsvollsten Materialien. Wissenschaftler am Forschungszentrum der Eidgenössischen Technischen Hochschule Zürich (ETH Zürich) arbeiten jedoch daran, diese Situation durch eine neue und bessere Glasdrucktechnologie zu ändern.

Mittlerweile ist es möglich, Glasobjekte zu drucken, und die am häufigsten verwendeten Methoden umfassen entweder das Extrudieren von geschmolzenem Glas oder das selektive Sintern (Lasererhitzen) von Keramikpulver, um es in Glas umzuwandeln. Ersteres erfordert hohe Temperaturen und damit hitzebeständige Geräte, während letzteres keine besonders komplexen Objekte herstellen kann. Die neue Technologie der ETH soll diese beiden Mängel beheben.

Es enthält ein lichtempfindliches Harz, das aus flüssigem Kunststoff und organischen Molekülen besteht, die an siliziumhaltige Moleküle gebunden sind, es handelt sich also um Keramikmoleküle. Mithilfe eines bestehenden Prozesses namens „Digital Light Processing“ wird das Harz einem Muster aus ultraviolettem Licht ausgesetzt. Egal wo das Licht auf das Harz trifft, das Kunststoffmonomer vernetzt sich und bildet ein festes Polymer. Das Polymer hat eine labyrinthartige innere Struktur und der Raum im Labyrinth ist mit Keramikmolekülen gefüllt.

Das resultierende dreidimensionale Objekt wird dann bei einer Temperatur von 600 °C gebrannt, um das Polymer auszubrennen und nur die Keramik übrig zu lassen. Beim zweiten Brennen beträgt die Brenntemperatur etwa 1000 °C und die Keramik wird zu transparentem porösem Glas verdichtet. Das Objekt schrumpft erheblich, wenn es in Glas umgewandelt wird, was ein Faktor ist, der im Designprozess berücksichtigt werden muss.

Die Forscher sagten, dass die bisher geschaffenen Objekte zwar klein seien, ihre Formen aber recht komplex seien. Darüber hinaus kann die Porengröße durch Veränderung der Intensität der ultravioletten Strahlen angepasst werden, oder andere Eigenschaften des Glases können durch Beimischen von Borat oder Phosphat in das Harz verändert werden.

Ein großer Schweizer Glaswarenhändler hat bereits Interesse am Einsatz der Technologie bekundet, die in gewisser Weise der Technologie ähnelt, die am Karlsruher Institut für Technologie in Deutschland entwickelt wird.