玻璃3D打印：资料、工艺始末与使用

　　玻璃3D打印是增材成立规模的一项新兴本领，无妨产生一条没合系一次打印一层的熔融线，这一原委与熔融浸积成型 (FDM) 打印机分外形似，但任职温度大体比FDM高10倍。3D打印玻璃引起了科学家和艺术家的富足关注，为玻璃的定制创设供给了新叙路。接下来，南极熊将防备介绍玻璃3D打印的供职旨趣、打印机的组成限定，以及玻璃3D打印在各个行业中的行使！

　　玻璃3D打印不像木柴或金属弥补的长丝那样便当创修，木柴和金属小颗粒可以分隔在长丝中，剽窃材料的纹理。但线D打印机供应纯玻璃来打印(有些人已经找到了在树脂中加多玻璃颗粒来实行打印的方法），权且常用和主流的已经是FDM式打印机，所以南极熊将重心放在这些打印机上，结果再介绍最玻璃-树脂打印。

　　从打倒玻璃、熔解玻璃，到成立打印机所需的丝材，需要实践好多顺序。临时，该范围的许多人正在临盆本身的库存资料。然后使用3D打印机将熔融玻璃一层又一层地以线条的事态打印出来。一概历程与FDM仿佛，但最大的辩白在于玻璃3D打印机需要更多的热量，打印温度高达1,300 °C，腔室温度高达400 °C，是一个热喷嘴！

　　玻璃的种类有许多，钠钙玻璃、艺术玻璃、水晶玻璃，以至接收玻璃瓶等玻璃都可以进行3D打印，个中区别的细丝由判袂的材料制成，供给区分的温度。

　　玻璃 3D 打印机（比方Maple Glass Printing 的 Maple 3）行使玻璃棒，玻璃棒颠末顶部的孔插入玻璃 3D 打印机，通向加热元件，然后通向喷嘴。颠末打破机后，废玻璃进入作战Vitri-Glass来酿成玻璃棒，该修理将熔融玻璃拉成棒，没关系分娩直径在3.5至6毫米之间的玻璃棒，用于玻璃3D打印机。玻璃3D打印稀奇失当采纳，玻璃乃至没合系一次又一次地采取，而不会消重效用。

　　经过上述法式，玻璃棒已打算好了，下面能够装入打印机举办打印了。请仔细，这些玻璃棒没有盘绕在线轴上，并且提供在打印时连续加载到打印机中。有些打印机可内置有玻璃棒挤压件，比如麻省理工学院 Neri Oxman 的搜索小组临蓐的开发。

　　玻璃 3D 打印机必要将玻璃棒或碎片的温度进步到 1,300 °C 旁边，使其有余软以进行挤出，美满取决于玻璃的表率。不管哪种形状的玻璃，都必须来到这种希奇的热量才略打印到平台上。

　　与大广博当前的3D 打印机和CNC 机器肖似，玻璃 3D 打印行使 G 代码来转发打印指令。在打印室内，正在实行的打印部件处于 400 °C 的高温下，直到打印杀青并肇始缓慢冷却至室温。后处分取决于所需的结果用途。这项材干还处于早期研发阶段，信任随着这一范围的联贯生长，打印机的十足维持能够会有所永别。

　　3D打印玻璃不会很疾对古板的大领域玻璃坐蓐本事构成搬弄。与3D打印塑料雷同，这种玻璃成立最妥善用古板能力（在本例中为玻璃吹制）难以或不不妨竣工的小众、定制或繁杂模型。

　　玻璃吹制是一项繁杂且对体力哀求很高的技术，提供多年的培训才智举行专业的把握。对付那些暂且供应定制玻璃片或对此范围不熟练的人来说，玻璃创作是一个弘远的毛病。据有一台玻璃3D打印机能够使该资料的分娩变得像塑料相似便当临盆。麻省理工学院勤苦于立异玻璃3D打印机的搜索人员表现没合系限定打印玻璃式子的纹理，包罗玻璃吹制无法完毕的内花样节制。

　　许多从事玻璃3D打印的公司和科学家将艺术、建建、光学、探索和珠宝视为短暂将看到玻璃3D打印优势的重要范畴。奥克斯曼 (Oxman)蚁关了艺术、材料科学和组织工程，创建了少许令人咋舌的机合。

　　手脚一种艺术前言，3D打印玻璃可能实现具有万分曲率和内里若干表面的真切且频频的浸积线。当光泽沿着层线和局势纹理分裂和反射时，穿过玻璃机合会产生绮丽、迷人的极光效力。

　　激动玻璃打印向前成长的另一个应用是科学寻找。玻璃器皿因其强度、化学惰性和通后度而成为多个 STEM 周围不行替代的测验工业，况且需要定制。一个例子是微流体安装，搜求人员用它来对少少量的资料举行受控试验。这些征战蕴含庞大的内里通谈密集，姑且的临盆额外耗时，玻璃3D打印可以会变化这一点；然则，这项才华还未得到悉数行使。

　　看待微流体等操纵所需的小型且复杂的特征，FDM 式身手不妨并不理想，树脂打印可能到达更高的差别率，一家名为 Glassomer 的首创公司的对象即是做到这一点。

　　Glassomer是一家由卡尔斯鲁厄理工学院探索考查室NeptunLab创制的德国首创公司，应用含有无定形二氧化硅的液体玻璃树脂竣工玻璃3D打印。据该始创公司称，这种含玻璃树脂可以在任何桌面树脂 3D 打印机上打印。

　　后惩罚供应将打印件放入温度来到 1,300 °C 的烤箱中举行烧结，以消融凑集物粘合剂并将玻璃颗粒调解成固体通后件。该公司传扬，假使原料消融了，但部件在所有方向上紧缩后仍能周旋其方式。这种榜样玻璃打印的式子粗糙度低至几纳米，并答理创设庞杂的物理机闭。打印这种树脂的沉要局限是它的壁厚：不能大于 1 厘米，否则会导致玻璃内里崩溃。

　　玻璃3D打印举止一项新才智，插足其中的人并未几。上文依旧提到了玻璃 3D 打印周围的几个出席者，但大控制仍处于研发阶段。Maple Glass Printing成为唯一一家提供生意玻璃 3D 打印修筑的公司。

　　Maple Glass Printing总部位于澳大利亚，对象是进程在打印机中运用玻璃来发展玻璃的采用率，从而激发可相联创造，并对垃圾填埋场发生积极熏染。我们如今正在修复第三代打印机——Maple 3。

　　Maple 3 无妨在官网置备，宣布价值为 45,000 美元。若是志气无妨用接收的玻璃成立本身的玻璃丝，用户可以购置Vitri-Glass，这是全班人的高通量自愿化玻璃丝挤出机，代价为 15,000 美元。

　　暂时还没有很多特殊做玻璃3D贸易打印的厂家，随着大批探寻和研发处事的驱策，相信将此类技术不妨更疾地推向市集。

　　玻璃3D打印的异日有许多值得期望的职位。麻省理工学院正在寻找进步的玻璃 3D 打印才华，我创建了一种低温经管准备，没合系使打印温度从约 1,000-1,400 °C 降至仅 250 °C。低温玻璃制造不单不妨使打印机更安闲并淘汰能耗，而且还不妨增加转变玻璃性子的推广剂。

　　总而言之，无妨看到玻璃3D打印还处于起步阶段，再有很大的增加空间，异常是在广博方面。欲望在销售商业成立的公司的协助下，玻璃3D打印的另日将变得更高效、更容易行使，从而连续扩大和进展。