安価な光学部品用のカルコゲナイドガラスを3Dプリント

安価な光学部品用のカルコゲナイドガラスを3Dプリント
出典: Additive Light

カナダのラヴァル大学の研究者らが、改良されたプリンターを使ってカルコゲニドガラスを印刷する3Dプリント法を開発したとみられる。これまでのプロジェクトではさまざまな種類のガラスの印刷に成功してきましたが、カルコゲニドバージョンには多くの望ましい特性があります。これらの特性は、低コストのセンサー、通信部品、生体医療機器に使用するためのガラス部品や光ファイバーの開発に特に役立ちます。

「光学材料の3Dプリントは、将来のフォトニック部品や光ファイバーを製造するための材料の設計と組み合わせにおける新しい時代への道を開くだろう」と、同大学の研究グループであるフォトニクスおよびレーザー光学センター(COPL)グループのメンバーであるヤニック・レデミ氏は述べた。 「この新しい方法は、赤外線光学部品の低コストで効率的な製造における画期的な進歩につながる可能性があります。」

研究者らは、粉砕されたガラスフィラメントと同様の寸法を持つ実際のカルコゲニドガラスフィラメントを製造した。また、複雑な形状とサイズのサンプルを 2 つ作成するようにプリンターをプログラムしました。このプロセスはまだいくつかの問題点を解決中だが、研究者たちは赤外線ガラス部品やファイバープリフォームの製造に利用できると考えている。

カルコゲニドガラスプリンターが発見されたもう一つの重要な理由は、機器が比較的単純だったことです。多くのプロジェクトではまったく新しい 3D プリンターの構築が必要になりますが、研究者たちはガラスを印刷するために一般的な FDM マシン (Creacity、Ender 4) を改造することができました。これは、プロセスに一定レベルの機器強度が必要ない可能性があることを示唆しています。

カルコゲニドガラスの印刷にはさらに高い熱(330°C)が必要なため、研究者らは押し出し機を改造した。 Ender4 には現在、2 つの E3DV6 エクストルーダーが互いに近接して配置されており、近接性により加熱ゾーンの長さが増加します。さらに、FDM 印刷設計のため、すでに駆動輪が付いています。研究者らはこれらを改良し、負荷を増やしてガラスフィラメントを供給できるようにした。

カルコゲニドガラスの押し出しに適切な粘度を得るためには、張力コントローラの動作張力と電流を変化させて、両方の押し出し機を手動で調整する必要がありました。ただし、ワイヤ送り速度とプリントベッドの移動は自動です。研究者らは印刷プロセス中に直径0.4mmのノズルを使用した。彼らは、熱応力を制限するために、同様の熱膨張係数を持つ基板材料を使用することを提案しました。確かに、これはあまりうまく機能しません。研究者らはまた、化学薬品のドラフト内で作業し、気密性の高い保護容器を使用することを推奨している。結局のところ、カルコゲニドガラスを印刷すると、非常に強力で危険な蒸気が放出されます。

研究者らは、今後の研究は熱管理とプロセス条件の改善に重点を置くと述べている。そのため、光ファイバーの線引き用のガラスプリフォームを製造できるように、機械的強度と光学的品質を向上させることが必要でした。

出典: Additive Light

FDM、医学、生物学

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