Παραγωγή γυαλιού τρισδιάστατης εκτύπωσης

Η τρισδιάστατη εκτύπωση γυαλιού αποτελεί μια μεγάλη πρόκληση για την επιστημονική κοινότη¬τα. Αν και μέχρι σήμερα δεν έχει αναπτυχθεί μια καθ’ όλα αποδεκτή μέθοδος εκτύπωσης γυάλινων αντικειμένων, τα αποτελέσματα των πρόσφατων ερευνών είναι ελπιδοφόρα και ανοίγουν το δρόμο για περαιτέρω έρευνα σ’ αυτόν τον τομέα.
Επιστήμονες από τα πανεπιστήμια MIT και Harvard συνεργάζονται από το 2015 σε μια εν εξελίξει προσπάθεια τρισδιάστατης εκτύπωσης γυάλινων δομικών στοιχείων. Στόχος της ομάδας είναι η κατασκευή γυάλινων παραμετρικών κτιριακών κελυφών, στο εσωτερικό των οποίων θα ρέουν αέρια ή υγρά μέσα, όπως ζεστός ή κρύος αέρας, νερό και φωτοσυνθετικοί μικροοργανισμοί, μετατρέποντας το κέλυφος σ’ ένα "ζωντανό" οργανισμό. Αποτέλεσμα ήταν η δημιουργία του εκτυπωτή "G3DP", που μπορεί να εκτυπώσει γυαλί με ιδιαίτερα χαρακτηριστικά, όπως σχήμα, προφίλ και χρώμα, παράγοντας αντικείμενα με κυμαινόμενες οπτικές ιδιότητες και βαθμούς διαφάνειας.
Μια άλλη ερευνητική ομάδα στο ETH της Ζυρίχης ακολουθεί μια διαφορετική προσέγγιση, που βασίζεται στη στερεολιθογραφία και επιτρέπει την παραγωγή μικρών σύνθετων γυάλινων αντικειμένων με τρισδιάστατη εκτύπωση. Η ομάδα ανέπτυξε μια ειδική ρητίνη που αποτελείται από πλαστικά και οργανικά μόρια, τα οποία με την επίδραση της ακτινοβολίας ενώνονται για να σχηματίσουν ένα πολυμερές σύνθετης δομής σε διαδοχικές στρώσεις. Σε κάθε στρώση οι ερευνητές μπορούν να τροποποιήσουν διάφορες μεταβλητές, μεταξύ των οποίων το μέγεθος των πόρων, που εξαρτάται από την ποσότητα της ακτινοβολίας, αλλά και το είδος του υλικού, αναμειγνύοντας διοξείδιο του πυριτίου με βορικό ή φωσφορικό και προσθέτοντάς το στη ρητίνη.
Μια ακόμη ενδιαφέρουσα έρευνα, που διεξάγεται στη Γαλλία από το Fresnel Institute, προσπαθεί να ξεπεράσει τους περιορισμούς της κλασικής μεθόδου κατασκευής τρισδιάστατων αντικειμένων σε διαδοχικές στρώσεις. Αντ’ αυτού, η ομάδα χρησιμοποιεί τη μέθοδο του πολυφασικού πολυμερισμού σε συνδυασμό με τεχνολογία λέιζερ νέας γενιάς για να μετασχηματίσει (πολυμερήσει) ένα υγρό μείγμα σε στέρεο γυάλινο αντικείμενο. Προκειμένου αυτό να επιτευχθεί, χρησιμοποιείται ένα μείγμα που περιέχει ένα φωτοχημικό εκκινητή για να απορροφήσει την ακτινοβολία, μια ρητίνη και υψηλή συγκέντρωση νανοσωματιδίων πυριτίας. Εκτός από τη συμβατότητα με την ακτινοβολία, το υψηλό ιξώδες αυτού του μείγματος επιτρέπει τη διαμόρφωση τρισδιάστατων αντικειμένων χωρίς προβλήματα παραμόρφωσης ή απαίτηση στηριγμάτων για τη διατήρηση του σχήματος κατά τη διάρκεια της εκτύπωσης. Το αποτέλεσμα είναι η παραγωγή γυάλινων αντικειμένων μικρής κλίμακας, αλλά εξαιρετικής λεπτομέρειας και ομοιομορφίας.