3D列印再突破!玻璃陶瓷新技术问世,深具光学航太潜力

时间:2020-06-05    作者:     125 次浏览

3D列印再突破!玻璃陶瓷新技术问世,深具光学航太潜力

各位读者对 3D 列印的印象是什幺呢?对大部分人来说,应该直觉就是想到 ATOM、Flux 或是 XYZprinting 等用塑胶原料,加热印出的 3D 列印模型吧!的确在大多人的生活中,多半还是最常看到塑胶、树脂等材料。但其实纸张、食物、金属,甚至到药品、美妆或混凝土都大量被使用在工业用途上。而在 2015 年末与 2016 年初交际之余,「玻璃」与「陶瓷」这两项我们印象中易碎的材料也有新技术问世,可算是这个时间点 3D 列印技术最大的突破了!

MIT 的新技术:玻璃「缝纫机」

先前 2015 年 8 月麻省理工学院媒体实验室就已研发出以玻璃为素材的 3D 列印技术,透过特殊设计的加热窑环境与喷嘴,能用类似传统塑胶 3D 列印的方式将玻璃「印」成自己想要的形状。不仅如此,HP 也正在从事相关的 3D 列印玻璃研发工作。

而 MIT 最近与数学家 Pierre Thomas Brun 合作,借重其流体动力学的专长研发出了新的「热熔玻璃缝纫机」技术,透过精心设计的数学模型,以螺旋状印出一条一条的环状或波浪状的「玻璃束」,再由这些玻璃束组成更複杂的 3D 物体。

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环状的玻璃束结构可让 3D 列印玻璃成品强度大增,

Brun 博士并表示这样的新技术,其实概念上比较接近缝纫用一条一条线组成布料,所以才用「缝纫机」 命名。跟过去直接堆叠的方式列印,这种技术可以让不同层的玻璃束以更複杂的方式结合,估计能有效增强玻璃 3D 列印製品的强度,并可以运用在雕刻或者其他 3D 列印的相关应用上,预计能改善光导纤维的製程与降低成本。

影片示範比起传统推叠列印法,环状玻璃束结构更强

强度高达旧技术 10 倍!深具航太价值的 3D 陶瓷列印

比起玻璃,陶瓷的 3D 列印技术其实发展的更早,目前市面上已经有用高压喷出瓷粉,再上黏结剂最后进窑烧出成品的机型出现了,像曾在莺歌陶瓷博物馆展出的 HDfab 就属这一类。不过,过往用陶瓷粉的 3D 陶瓷列印成品大多在经过加热手续时,很容易因密合度不够产生裂缝。但现在由美国 HRL 实验室开发的新材料技术,可以有效解决这个问题。

HRL 实验室是由波音与通用汽车联合出资的公司,专门针对航太与交通工具研发新型材料。这次他们发明出了一种由硅、氮与氧组成的 新陶瓷聚合材料 ,做为 3D 列印机的印出材料。这种材料製成的成品再经过加热后,就会直接转变成结构相当细緻的陶瓷。

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新的陶瓷列印成品可承受摄氏 1700 度以上的高温,相当具航太科技价值

这种技术不但可以避免产生裂缝的缺点,让强度达到旧有技术的 10 倍,并能让成品承受 1700 度以上的高温,对已经广泛运用陶瓷材质的航太产业来说无疑深具意义。甚至美国国防高等研究计划署已经与该公司签订合约,用以开发火箭、飞机、卫星或太空梭的零组件上。

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