3Dプリントガラスの急速な進化は大きな進歩をもたらすだろう

3D プリントガラスには、他の製造方法に比べていくつかの明確な利点があります。1 つの利点は、3D プリントでは他の製造方法では処理できない複雑な形状を生成できることです。もう 1 つの利点は、メーカーにとって、3D プリントにより、対応するアプリケーション分野で使用するためのマイクロ流体チャネルが埋め込まれたガラス製品などの機能的な製品を作成できることです。

3D プリントガラスの開発は 2009 年頃にまで遡り、それ以来、さまざまな 3D プリントガラスプロセスが世界中で登場し続けています。イスラエルのMicron3DPのガラス3Dプリント技術は、溶融押し出し3Dプリント技術に属します。 Micron3DPは、度重なる試行錯誤を経て、ついに材料温度を850℃まで上げ、ガラスの3Dプリントに成功しました。

科学研究室などで使用される耐久性の高い容器の製造によく使用されるホウケイ酸ガラスを 3D プリントするために、Micron3DP は材料の融点を 1,640 度まで上げることに成功しました。ソーダ石灰ガラスとホウケイ酸ガラスの 2 種類のガラス材料を印刷できます。 Micron3DP は、将来さらに多くのガラス材料を開発したいと考えています。この溶融押し出しガラス 3D プリントは高速で、非常に高解像度の製品を生産することができます。

2016年、ドイツのフラウンホーファーセラミック技術研究所とIKTSシステム研究所は、マイクロリアクターなどの非常に複雑で小さな部品を印刷できる新しい3D印刷技術を開発しました。金属、ガラス、セラミックの粉末材料がバインダー内で均一に混合されます。粘度も正確に制御されており、混合された粉末材料は「薄すぎ」ても「厚すぎ」てもいけません。そうすることで、プリンターはスムーズに印刷できるようになります。

フラウンホーファー研究所が開発した 3D 印刷技術では、セラミック、ガラス、金属粉末懸濁液などの材料を印刷できます。セラミック、ガラス、または金属の粉末を、80 ℃ で液体に溶ける低融点熱可塑性バインダーに混合します。印刷プロセス中、プリンターの電気温度によってバインダーが溶け、セラミック、ガラス、または金属粉末が混合された液滴の形で材料が堆積されます。堆積後、液滴は急速に冷却されて硬化し、立体物が点ごとに徐々に印刷されます。

2017年、カリフォルニア州のローレンス・リバモア国立研究所（LLNL）の研究者らは、多孔質構造や不均一構造につながる問題を解決したと考えられる一連のカスタマイズされたガラスインクを作成した。

LLNL が使用するガラス粒子の濃縮懸濁液は、流動特性が高度に制御されているため、室温での印刷要件を満たすことができます。 LLNL の研究者らは、これらの特殊なインクは熱処理することで密度を高め、印刷プロセス中のその他の問題を排除できると述べている。熱処理後、研究者は光学品質の研磨を行って部品をより均一にし、光学性能要件を満たすこともできます。 3D Science Valley は、LLNL の 3D 印刷技術を使用して組成の勾配を作成できることを知りました。これらの 3D 印刷された光学部品を使用すると、光学システムのサイズ、重量、またはコストを削減できます。
LLNL の方法は、レーザーなどの光学用途のガラスの製造に使用できる可能性があり、3D プリントにより製造が容易になり、コストも削減されます。

ガラス 3D プリントは短期間で大きく進歩しました。ほんの数年前には、ガラス 3D プリントはまったく存在していませんでした。現在、3D プリントガラスは、芸術から建築、光学、マイクロ流体工学に至るまでさまざまな分野で使用されています。

出典: 紅耀エンジニアリングガラス

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