В журнале Оптического общества (OSA) Optical Materials Express исследователи из Centre d’Optique, Photonique et Laser (COPL) Университета Лаваль в Канаде Патрик Ларошель и его коллеги описывают, как они модифицировали коммерчески доступный 3D-принтер для экструзии стекла. Новый метод основан на широко используемом методе моделирования наплавленного металла, при котором пластиковая нить плавится, а затем слой за слоем экструдируется для создания детализированных трехмерных объектов.
«3D-печать оптических материалов откроет путь к новой эре проектирования и комбинирования материалов для производства фотонных компонентов и волокон будущего», – сказал Янник Ледеми, член исследовательской группы. «Этот новый метод потенциально может привести к прорыву в эффективном производстве инфракрасных оптических компонентов по низкой цене."
Печать на стекле
Халькогенидное стекло размягчается при относительно низкой температуре по сравнению с другим стеклом. Поэтому исследовательская группа увеличила максимальную температуру экструзии коммерческого 3D-принтера примерно с 260 ° C до 330 ° C, чтобы обеспечить экструзию халькогенидного стекла. Они производили нити из халькогенидного стекла с размерами, аналогичными коммерческим пластиковым нитям, обычно используемым в 3D-принтере.
Наконец, принтер был запрограммирован на создание двух образцов сложной формы и размеров.
«Наш подход очень хорошо подходит для мягкого халькогенидного стекла, но также изучаются альтернативные подходы для печати на других типах стекла», – сказал Ледеми. "Это может позволить изготавливать компоненты из различных материалов. Стекло также можно комбинировать с полимерами со специальными электропроводящими или оптическими свойствами для производства многофункциональных устройств для 3D-печати."
3D-печать также может быть полезна для изготовления волокнистых преформ – кусочка стекла, втянутого в волокно, – со сложной геометрией или из нескольких материалов, или из комбинации того и другого.
Исследователи говорят, что после того, как методы проектирования и изготовления будут доведены до совершенства, можно будет использовать 3D-печать для недорогого производства больших объемов инфракрасных стеклянных компонентов или волоконных преформ.
«Компоненты на основе халькогенидов, напечатанные на 3D-принтере, могут быть полезны для получения инфракрасных тепловизионных изображений в целях защиты и безопасности», – продолжил Ледеми. «Они также позволят использовать датчики для мониторинга загрязняющих веществ, биомедицины и других приложений, где инфракрасная химическая сигнатура молекул используется для обнаружения и диагностики."
В настоящее время исследователи работают над улучшением конструкции принтера, чтобы повысить его производительность и обеспечить аддитивное производство сложных деталей или компонентов из халькогенидного стекла.
Они также хотят добавить новые экструдеры, чтобы обеспечить совместную печать с полимерами для разработки компонентов из нескольких материалов.