3D打印玻璃是一项非常棘手的壮举，主要是因为很难在很高的熔点下保持材料的机械性能。但是，来自法国的三位研究人员在光学学会（OSA）的《光学快报》上发表了一篇研究论文，介绍了他们在创建基于激光的复杂玻璃部件印刷新方法方面的工作。该团队使用了他们基于多光子聚合技术的最新开发技术来打印详细的玻璃物体，而无需依靠常规的3D打印逐层制作，并且相信他们的方法可以用于3D打印复杂的光学器件。未来基于激光的成像和视觉应用。

“玻璃是用于制造光学器件的主要材料之一。我们的工作代表着开发一种工艺的第一步，该工艺可能有一天使科学家能够3D打印所需的光学组件，”菲涅耳研究所和马赛中央理工学院的研究团队负责人Laurent Gallais说。

研究人员开发了一种基于激光的新工艺，用于3D打印玻璃制成的复杂零件。它使用多光子聚合直接在3D体积中创建对象。 逐层3D打印对于用玻璃制造物体不是理想的选择。使用粘稠的树脂，很难获得厚度一致的涂层，而且复杂零件通常需要支撑，在加工结束时需要将其除去，从而使整个零件的使用寿命进一步降低。“大多数3D打印过程都是逐层构建对象的。我们的新工艺通过使用激光束将液态前驱物转化（或聚合）成固态玻璃，避免了这些工艺的局限性。”加莱斯解释说。 通过多光子聚合，将液体单体分子连接到固体聚合物中的过程（又名聚合反应）发生在精确的激光焦点上，这使得3D打印尺寸小至数十厘米至数十厘米的小而精确的零件成为可能。分辨率很高。但是，它仍然有些复杂。当您使用这种方法对玻璃进行3D打印时，在初始液相以及完全聚合后，特定材料在激光波长下也必须是透明的。另外，它需要吸收来自激光器的波长一半的光以引发多光子聚合。因此，该团队使用了一种与光化学引发剂的混合物来吸收光，大量的二氧化硅纳米颗粒和一种树脂来实现这一目标。 研究论文摘要指出：“我们引入了一种基于激光的工艺，该工艺依靠多光子诱导的聚合反应来生产复杂的三维（3D）玻璃部件。聚焦的强激光束用于通过非线性吸收过程在激光束的波长下聚合负载有添加剂和二氧化硅纳米粒子的透明树脂。直接在卷中创建对象，克服了逐层过程的限制。该方法能够通过连续的脱脂和烧结过程生产二氧化硅零件。借助二氧化硅的堆积密度和取决于激光光斑尺寸的分辨率，可以得到厘米级的3D对象。”

视频的屏幕截图，其中显示了一种激光用于聚合包含二氧化硅纳米粒子的液体以制造微型玻璃自行车。 研究团队的高粘性混合物不仅可以与激光一起使用，而且还可以3D打印零件而不会出现变形问题或使用支撑件。“这项技术的关键是基于Strickland的高功率超短激光器和穆鲁的chi脉冲放大技术，该技术在2018年获得了诺贝尔奖。只有强脉冲和非常短的脉冲才能产生高精度且无热效应的非线性光聚合。”一旦他们确认可以使用其二氧化硅纳米颗粒混合物制成固体物体，研究人员就可以3D打印出多个复杂的玻璃物体，而没有任何裂纹或孔隙，例如微型的埃菲尔铁塔和自行车。此外，他们能够将另一种方法应用于其方法，该方法可以将聚合的零件转变为玻璃零件。

Gallais说：“未来的工作包括通过使用更便宜的激光器来降低成本，这也将有助于使该方法更加实用。我们的方法可能会被用于生产几乎任何类型的3D玻璃物体。例如，我们正在探索生产可用于豪华手表或香水瓶的玻璃部件的可能性。”该团队还希望通过其技术提高3D打印的玻璃零件的表面质量，这将有助于减少零件的粗糙度。

来源：中国3D打印网

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