Forschern der ETH Zürich ist es gelungen, mit einem herkömmlichen Stereolithografie-3D-Drucker Glas in beliebigen Formen zu drucken. Den Forschern ist somit ein Machbarkeitsbeweis gelungen. Gedruckte Die gedruckten Glasobjekte sind bisher noch nicht größer als Spielwürfel, dennoch stellt das Verfahren ein zukunftsweisenden Schritt für den 3D-Druck von Glas dar.

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3D-Druckverfahren für Glasobjekte sind kaum vorhanden. Erste Gruppen arbeiten an der Entwicklung einer Methode. Forscher aus Kanada haben mit einem kommerziellen 3D-Drucker Chalcogenidglas verarbeitet. Es wird außerdem versucht, mit geschmolzenem Glas zu arbeiten. Das erfordert sehr hohe Temperaturen und hitzebeständige Apparate. Forscher der ETH Zürich sind laut einer Pressemitteilung mit einem neuen Verfahren auf einem guten Weg.

Details zum Verfahren

Die Forschergruppe rund um den ETH-Professor André Studart entwickelten für ein auf der Stereolithografie basierende Verfahren ein spezielles Harz. Das Harz besteht aus flüssigem Kunststoff und einem Siloxan. In einem Artikel in der aktuellen Ausgabe der Fachzeitschrift Nature Materials berichten die Forscher über ihre neuartige Methode.

Gearbeitet wird mit einem herkömmlichen SLA-3D-Drucker. Ein UV-Lichtmuster strahlt auf das Harz und härtet es dort, wo das Licht auftritt. Das geschieht, weil sich beide Harzkomponenten an den belichteten Stellen komplett auftrennen. Die Kunststoffmonomere formen ein labyrinthähnliches Polymergerüst. Die Moleküle des Siloxans füllen die Zwischenräume des Labyrinths.

3D-gedruckte Glasobjekte
Die 3D-gedruckten Objekte sind nicht größer als Spielwürfel (Bild © Gruppe für komplexe Materialien / ETH Zürich)

Parameter in jeder Schicht veränderbar

Das Objekt wird so schichtweise gebaut. Die Forscher können in jeder Schicht unterschiedliche Parameter verändern wie die Porengrösse. Bei schwacher Lichtintensität erzeugt sie große Poren, bei starker Einstrahlung kleine Poren. Die Mikrostruktur des Objekts lässt sich verändern, indem dem Harz Borat oder Phosphat beigemengt wird. So entstehen Objekte, die aus verschiedenen Glastypen aufgebaut sind.

Der so entstandene Rohling wird daraufhin bei zwei verschiedenen Temperaturen gebrannt. Bei 600 Grad Celsius, um das Polymergerüst zu verbrennen und dann bei 1000 Grad Celsius, um das Objekt zu Glas zu verdichten. Die Objekte schrumpfen beim Brennen, werden aber durchsichtig und hart wie Fensterglas.

Bisher sind damit hergestellte Objekt so groß wie ein Spielwürfel. Für die Forscher ist es ein Machbarkeitsbeweis. Mit einem Schweizer Glaswarenhändler verhandeln sie gerade über den Einsatz in seinem Unternehmen. Das Verfahren wurde zum Patent angemeldet und könnte einen wesentlichen Fortschritt in der Entwicklung von 3D-Druck mit Glas darstellen.

Über die weitere Entwicklung

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