3D-печать из халькогенидного стекла перспективна для недорогого производства
3d-печать, ИноСМИ 26.04.2019 Комментарии к записи 3D-печать из халькогенидного стекла перспективна для недорогого производства отключены
Исследователи продемонстрировали 3D-печать из халькогенидного стекла, которая может быть использована для изготовления оптических компонентов, работающих на средних длинах волн; этот образец стекла с 3D-печатью имеет длину 14 мм. (Изображение предоставлено Steeve Morency, Университет Лаваль)
Команда исследователей из Центра d’Optique, Photonique et Laser (COPL) в Université Laval (Квебек, Канада) демонстрирует 3D-напечатанное халькогенидное стекло, материал, используемый для изготовления оптических компонентов, которые работают на средних длинах волн инфракрасного излучения. Возможность 3D-печати этого стекла может сделать возможным изготовление сложных стеклянных компонентов и оптических волокон для новых типов недорогих датчиков, телекоммуникационных компонентов и биомедицинских устройств.
В документе, описывающем работу, руководитель исследовательской группы Патрик Ларошель и его коллеги показывают, как они модифицировали коммерчески доступный 3D-принтер для экструзии стекла. Этот метод основан на широко используемой методике моделирования наплавки, при которой пластиковая нить расплавляется, а затем экструдируется слой за слоем для создания детализированных трехмерных объектов.
«3D-печать оптических материалов откроет путь к новой эре проектирования и объединения материалов для производства фотонных компонентов и волокон будущего», — говорит Янник Ледеми, член исследовательской группы. «Этот новый метод может потенциально привести к прорыву в эффективном производстве инфракрасных оптических компонентов при низких затратах».
Халькогенидное стекло размягчается при относительно низкой температуре по сравнению с другими стеклами. Признавая это, исследовательская группа увеличила максимальную температуру экструзии на коммерческом 3D-принтере примерно с 260 ° до 330 ° C, чтобы обеспечить экструзию халькогенидного стекла. Они производили нити из халькогенидного стекла с размерами, аналогичными промышленным пластиковым нитям, обычно используемым с 3D-принтером. Наконец, принтер был запрограммирован на создание двух образцов сложной формы и размеров.«Наш подход очень хорошо подходит для мягкого халькогенидного стекла, но альтернативные подходы также изучаются для печати на других типах стекла», — говорит Ледеми. «Это может позволить производство деталей, изготовленных из нескольких материалов. Стекло также можно комбинировать с полимерами со специальными электропроводящими или оптическими свойствами для производства многофункциональных устройств с 3D-печатью».
3D-печать также может быть полезна для изготовления волоконных заготовок — кусочка стекла, который тянется в волокно, — со сложной геометрией или несколькими материалами, или комбинацией обоих. Исследователи утверждают, что после точной настройки методов проектирования и изготовления 3D-печать может быть использована для недорогого производства больших объемов инфракрасных стеклянных компонентов или волоконных заготовок.
«Компоненты на основе халькогенида, напечатанные на 3D-принтере, были бы полезны для инфракрасных тепловизоров для применений в области обороны и безопасности», — говорит Ледеми. «Они также позволят использовать датчики для мониторинга загрязнителей, биомедицины и других приложений, где инфракрасная химическая сигнатура молекул используется для обнаружения и диагностики».
В настоящее время исследователи работают над улучшением конструкции принтера с целью повышения его производительности и обеспечения возможности аддитивного производства сложных деталей или компонентов из халькогенидного стекла. Они также хотят добавить новые экструдеры для совместной печати с полимерами для разработки компонентов из нескольких материалов.
Исследование является частью проекта «Печатание экзотических мульти-материальных волокон» (PROTEus), проводимого в рамках Международной ассоциированной лаборатории Lumière Matière Aquitaine Québec (LIA-LuMAQ). PROTEus объединяет исследователей из Канады и Франции для разработки новых способов использования аддитивного производства и методов прямой лазерной записи для объединения нескольких материалов для создания фотонных компонентов и устройств на основе волокон.
Полная информация о работе опубликована в журнале «Optical Materials Express».
