用钠-石灰和硼硅酸盐玻璃3D打印玻璃结构

随着3D打印继续被认为是当今崛起的技术，一个方面已经显著增长的是所使用的材料。随着聚合物和金属成为主流，一种具有巨大潜力的材料正逐渐进入竞技场。这种材料是玻璃。SCHOTT是制造玻璃管、棒和型材的全球领导者，已经为3D打印公司提供硼硅玻璃和钠钙玻璃，支持该行业的发展。

在过去十年中，3D打印行业大幅增长，2018年市场规模近100亿美元，预计2024年将继续保持这一趋势，达到340亿美元以上。随着3D打印应用从原型制作转向功能部件制造，这一增长得到了推动。随着印刷材料占市场的10-30%，只需要看看这些材料有什么选择，并研究它们的性能和限制。

图1所示。一层一层地3D打印复杂形状的零件。

玻璃作为3D打印材料

3D打印已经将许多材料纳入其打印材料库;最常见的是塑料和金属。另一方面，玻璃及其相应的印刷机才刚刚进入游戏的早期阶段。

尽管玻璃被用作塑料3D打印的填充材料，但它仍然是一种具有挑战性的材料。然而，材料科学和增材制造(AM)的创新使研究人员和公司能够冒险进入这一领域，并测试玻璃作为印刷材料的性能和可能的结果。

随着3D打印瞄准诸如设计自由、个性化和功能集成等方面，玻璃由于其关键特性，在广泛的AM应用中表现出巨大的潜力。这些因素包括光学特性、耐化学性、机械和热稳定性、可用性和成本效益。

玻璃可以用不同的方式印刷。一些适用于玻璃印刷的AM方法包括粉末床融合，粘结剂喷射，材料挤压和薄板叠层。粉末床熔合利用热能以选择性的方式熔合玻璃粉末床的特定区域。类似地，粘结剂喷射包括将液体粘结剂沉积到粉末床上，以选择性地将玻璃粉末结合在一起。在材料挤压中，玻璃通过喷嘴被分配，在那里加热，一层一层地打印。另一方面，薄板叠片包括以分层方式将薄玻璃片粘合以形成单个三维部件。

图2。玻璃3D打印工艺。致谢:Steven Keating，麻省理工学院。

科学家的工作

麻省理工学院中介物质小组的研究人员透露了他们开发一种新型AM方法的工作，称为G3DP(玻璃3D打印)，他们能够将玻璃加热到高温，融化它，然后将其用作3D打印材料。这个方法非常令人印象深刻，只是在他们的第二次迭代之后，G3DP2，这使得3D打印玻璃的几何复杂度、精度和强度都很高。

许多应用可能是3D打印玻璃的潜在领域，不仅可以用于其中，而且还可以作为一种令人兴奋的技术带来的新材料脱颖而出。这些应用包括艺术、建筑设计、科学和特殊的光学产品，如渐变透镜。

行业领袖的贡献

SCHOTT是一家领先的玻璃管、棒和型材制造商，一直在提供高质量的3d打印项目硼硅酸盐和钠钙玻璃，具有较高的物理性能。肖特认为，从中期来看，玻璃印刷技术将成为传统生产技术的补充。肖特研发部门激光和后处理部门负责人Bernd Hoppe表示:“首先，我们将自己视为具有玻璃粉末、棒状和片状典型性能的特殊材料供应商，这些材料也适用于3D打印。”肖特的一些高品质玻璃材料包括AR-GLAS®而且杜兰®油管材料。这些分别是钠石灰硅酸盐和硼硅酸盐玻璃材料。

肖特提供的广泛的材料和形式，包括玻璃粉末，管材，棒和浆料，是公司使用玻璃作为打印材料的理想起点，即使是在苛刻的应用中。

图3。来自G3DP项目的3D打印玻璃原型。致谢:Andy Ryan，麻省理工学院。

适合这份工作的材料

像玻璃3D打印这样的新技术只有在合适的材料下才能实现。材料的选择是一个基本步骤，找到合适的材料不是一件容易的事情。幸运的是，主要的材料供应商，比如肖特玻璃管，提供广泛的高品质玻璃材料，生产能力超过155K吨玻璃管。他们列出了Matmatch上的材料必威地址确保工程师、研究人员和产品开发人员可以轻松地找到他们所需的材料，并直接与他们联系。

参观肖特玻璃管供应商页面了解更多关于他们材料的信息，并与他们直接联系。