A new technique to produce glass with 3-D printing

ETH Zürich researchers used a 3-D printing process to produce complex and highly porous glass objects. For producing this type of glass, they used a special resin that can be cured with UV light. Producing glass objects using 3-D printing is not easy. Only a few groups of researchers around the world have attempted to produce glass using additive methods. Some have made objects by printing molten glass, but this process requires extremely high temperatures and heat-resistant equipment. Others have used powdered ceramic particles that can be printed at room temperature and then sintered later to create glass; however, objects produced in this way are not very complex.

Researchers from ETH Zürich have now used a new technique to produce complex glass objects with 3-D printing. The method is based on stereolithography, one of the first 3-D printing techniques developed during the 1980s. David Moore, Lorenzo Barbera, and Kunal Masania in the Complex Materials group led by ETH processor André Studart have developed a special resin that contains a plastic, and organic molecules to which glass precursors are bonded. The researchers reported their results in the latest issue of the journal Natural Materials.

Light used to “grow” objects

The resin can be processed using commercially available Digital Light Processing technology. This involves irradiating the resin with UV light patterns. Wherever the light strikes the resin, it hardens because the light sensitive components of the polymer resin cross link at the exposed points. The plastic monomers combine to form a labyrinth-like structure, creating the polymer. The ceramic-bearing molecules fill the interstices of this labyrinth.

An object can thus be built up layer by layer. The researchers can change various parameters in each layer, including pore size: weak light intensity results in large pores; intense illumination produces small pores. “We discovered that by accident, but we can use this to directly influence the pore size of the printed object,” says Masania. The researchers can also modify the microstructure, layer by layer, by mixing silica with borate or phosphate and adding it to the resin. Complex objects can be made from different types of glass, or even combined in the same object using the technique.

The researchers then fire the blank produced in this way at two different temperatures: at 600˚C to burn off the polymer framework and then at around 1000˚C to densify the ceramic structure into glass. During the firing process, the objects shrink significantly, but become transparent and hard like window glass.

Patent application submitted

These 3-D-printed glass objects are still little dimensions. Large glass objects, such as bottles, drinking glasses or windowpanes, cannot be produced in this way ‒ which was not actually the goal of the project, according to Masania.

The first aim was to prove the feasibility of producing glass objects of complex geometry using a 3-D printing process. However, the researchers applied for a patent and are currently negotiating with a major Swiss glassware dealer who wants to use the technology in his company.

Source: ETH Zürich – The news was adapted with editorial changes by Compositi magazine.


Leggi anche

Fin dalla sua fondazione, Impact Acoustic ha perseguito un chiaro obiettivo: sviluppare e produrre soluzioni acustiche di alta qualità che soddisfino i più elevati standard di sostenibilità. Utilizza materiali come il PET e la cellulosa riciclati e, fin dal principio, ha completamente digitalizzato l’intero processo produttivo: all’interno del processo produttivo di Impact Acoustic, Zünd e le sue macchine da taglio automatiche digitali sono state tra i principali investimenti. E l’azienda non se ne è pentita neanche per un istante….

Leggi tutto…

Hitachi High-Tech Analytical Science Corporation, società controllata da Hitachi High-Tech Corporation e specializzata nella produzione di strumenti di analisi e misura, ha lanciato NEXTA DMA200, un nuovo analizzatore termico, con una maggiore resistenza ed efficienza, che verrà utilizzato per lo sviluppo di materiali compositi avanzati e il controllo della qualità del prodotto….

Leggi tutto…

Andy Sutton, ingegnere di produzione specialista nello sviluppo di materiali compositi all’avanguardia, ha lanciato Access Composites, una nuova realtà formativa che ha l’obiettivo di colmare una grave lacuna nel supporto accessibile e nella pianificazione aziendale, insegnando a tutte le organizzazioni, di tutte le dimensioni, come lavorare con i compositi in maniera efficiente …

Leggi tutto…

Gli adesivi acrilici strutturali ARALDITE® 2080 e ARALDITE® 2081 di Huntsman, sono stati sviluppati per garantire un’elevata resistenza e una minore infiammabilità rispetto ai prodotti tradizionali a base metil-metacrilato. Per la maggior parte delle applicazioni, richiedono una preparazione minima della superficie e assicurano buone prestazioni di adesione su diversi substrati (plastica, compositi e metallo) insieme ad una rapida polimerizzazione a temperatura ambiente….

Leggi tutto…

Il peso dei satelliti spaziali può rendere costoso il raggiungimento dell’orbita terrestre bassa (LEO). Se ne sono rese conto le aziende australiane che hanno dovuto fare i conti con i fornitori di lancio che fatturano i carichi utili al chilogrammo. È emersa quindi la necessità di utilizzare strutture più leggere, ma al tempo stesso robuste, per resistere in ambienti spaziali con temperature estreme….

Leggi tutto…