研究人员使用3D打印机打印玻璃
3D打印硫属化物玻璃可实现电信和传感应用中复杂光学元件的低成本制造。
图片来源：拉瓦尔大学
研究人员首次成功研制出3D打印硫属化物玻璃，这是一种独特的材料，用于制造在中红外波长下工作的光学元件，这种3D打印的玻璃样品长14毫米。3D打印这种玻璃的能力可以为新型低成本传感器、电信组件和生物医学设备制造复杂的玻璃组件和光纤。
在光学学会（OSA）期刊光学材料快报中，来自加拿大拉瓦尔大学光学与激光研究中心（COPL）的研究人员Patrick 及其同事描述了他们如何修改用于玻璃挤出的商用3D打印机。这种新方法基于常用的熔融沉积成型技术，其中塑料丝材熔化然后逐层挤出以创建详细的3D物体。
“光学材料的3D打印将为设计和组合材料生产未来光子元件和光纤的新时代铺平道路。”研究团队成员Yannick Ledemi说，“这种新方法有可能以低成本实现红外光学元件高效制造的突破。”
打印玻璃
与其他玻璃相比，硫属化物玻璃在相对较低的温度下软化。因此，研究团队将商用3D打印机的最高挤出温度从260°C提高到330°C，以实现硫属化物玻璃挤出。他们生产的硫属化物玻璃丝材的尺寸与通常与3D打印机一起使用的商用塑料丝材相似。最后，打印机进行了编程，创建了两个形状和尺寸复杂的样品。
“我们的方法非常适用于软质硫属化物玻璃，但也正在研究其他方法来打印其他类型的玻璃。”Ledemi说，“这可以制造由多种材料制成的部件。玻璃也可以与具有专门导电或光学特性的聚合物结合，生产出多功能3D打印设备。”
研究人员表示，3D打印也可用于制造纤维预制件，一块被拉入光纤的玻璃，具有复杂的几何形状或多种材料，或两者的组合。一旦对设计和制造技术进行了微调，3D打印就可以用于廉价制造大量红外玻璃组件或光纤预制件。
“3D打印的基于硫系元素的组件可用于国防和安全应用的红外热成像。”Ledemi继续说道，“它们还将为污染物监测、生物医学和其他应用提供传感器，其中分子的红外化学特征被用于检测和诊断。”
研究人员正在努力改进打印机的设计，以提高打印机的性能，并能够增加由硫属化物玻璃制成的复杂零件或部件的制造。他们还希望添加新的挤出机，以便与聚合物共同打印，以开发多种材料组件。