Wśród materiałów stosowanych w druku 3D szkło jak dotąd nie cieszyło się zbyt wielkim zainteresowaniem, przede wszystkim ze względu na ograniczenia technologiczne (wysoka temperatura topnienia) i z powodu niewielkiego zapotrzebowania rynkowego.
W środowisku naukowym trwają jednak cały czas prace nad opracowaniem metod druku 3D ze szkła w niskich temperaturach, o czym informowaliśmy już wcześniej:
Prace zespołu specjalistów z Uniwersytetu w Jokohamie skupiają się na wyeliminowaniu potrzeby stosowania dodatkowego lepiszcza w druku 3D szkła. Jako obiecujący surowiec, wyselekcjonowali oni żywicę na bazie oligosilseskwioksanu POSS (polyhedral oligomeric silsesquioxane) o dużej zawartości krzemionki. Druk przebiega w temperaturze pokojowej, a obróbce cieplnej poprzez kalcynowanie w temperaturze nieprzekraczającej 700 °C towarzyszy stosunkowo nieduży skurcz na poziomie 36%.
Utrwalenie geometrii wydruku odbywa się w ramach stereolitografii SLA zarówno metodą polimeryzacji jedno-, jak i dwufotonowej (2PP). W zależności od wybranej metody, w skład żywicy POSS oprócz krzemionki wchodzi fotoinicjator dla 2PP lub fotoabsorber i inhibitor polimeryzacji dla metody jednofotonowej.
Na potrzeby fotopolimeryzacji jednofotonowej wykorzystano półprzewodnikowy laser niebieski, a w przypadku 2PP – femtosekundowy laser. Po utrwaleniu geometrii wyrobu laserem, wydruk poddawany jest płukaniu i suszeniu. Dla wyrobów otrzymywanych w ten sposób metodą 2PP wystarcza kalcynowanie w temperaturze 650 °C, a wydruki wykonane metodą polimeryzacji jednofotonowej wymagają wygrzewania w temperaturze 700 °C, w celu całkowitego pozbycia się pozostałości składników organicznych żywicy.
Docelowo japońscy naukowcy planują budowę zintegrowanej platformy, łączącej w sobie możliwości obydwóch metod, co pozwoli na wytwarzanie detali wieloskalowych, a więc o rozmiarach centymetrowych i rozdzielczości poniżej jednego mikronu.
ceramics.org
Chen, L. et al.: Low-Temperature Glass 3D Printing via Two-Photon and Single-Photon Polymerization of Oligo-Silsesquioxanes, Polymers, 17, 3204, 2025
