3D打印硫系玻璃，加工廉價(jià)光學(xué)部件

發(fā)布日期：2019-04-26 08:23:59

       據(jù)了解，加拿大拉瓦爾大學(xué)的研究人員開發(fā)了一種用改進(jìn)的打印機(jī)打印硫系玻璃的3D打印方法。雖然以前的項(xiàng)目已經(jīng)成功地打印了各種類型的玻璃，但硫系版本具有許多理想的特性。這些特性對(duì)于開發(fā)用于低成本傳感器、電信組件和生物醫(yī)學(xué)設(shè)備的玻璃組件和光纖特別有用。
     “光學(xué)材料的3D打印將為設(shè)計(jì)和組合材料以生產(chǎn)未來(lái)光子元件和光纖的新時(shí)代鋪平道路。”大學(xué)光子與激光（COPL）小組研究小組光學(xué)中心成員Yannick Ledemi說(shuō)?！斑@種新方法可能會(huì)在低成本高效制造紅外光學(xué)元件方面取得突破性進(jìn)展。”
       研究人員生產(chǎn)出了實(shí)際的硫系玻璃絲材，其尺寸與磨制玻璃絲材的尺寸相似。他們還將打印機(jī)編程為創(chuàng)建兩個(gè)形狀和尺寸復(fù)雜的樣本。盡管這一過(guò)程仍在解決一些問(wèn)題，研究人員相信它可以用于生產(chǎn)紅外玻璃組件或纖維預(yù)制件。

硫系玻璃打印機(jī)的研制
      這一發(fā)現(xiàn)的另一個(gè)重要原因是設(shè)備相對(duì)簡(jiǎn)單。雖然許多項(xiàng)目需要制造一臺(tái)全新的3D打印機(jī)，但研究人員能夠修改一臺(tái)典型的FDM設(shè)備（Creacity，Ender 4），以實(shí)現(xiàn)玻璃的打印目的。這表明該工藝可能不需要某種強(qiáng)度的設(shè)備。
       由于打印硫系玻璃需要更多的熱量（330°C），研究人員修改了擠出機(jī)。Ender4現(xiàn)在有兩個(gè)E3DV6擠出機(jī)彼此靠近，接近增加了加熱區(qū)的長(zhǎng)度。此外，由于其基于FDM打印的設(shè)計(jì)，它已經(jīng)有了驅(qū)動(dòng)輪。研究人員對(duì)這些進(jìn)行了修改，以增加負(fù)載，并使玻璃絲材能夠供應(yīng)。

      為了獲得適當(dāng)?shù)牧蛳挡ＡD出粘度，必須通過(guò)改變張力控制器的工作張力和電流手動(dòng)調(diào)節(jié)兩臺(tái)擠出機(jī)。但是，送絲速度和打印床位移是自動(dòng)的。研究人員在打印過(guò)程中使用了直徑為0.4毫米的噴嘴。他們建議使用具有類似熱膨脹系數(shù)的基底材料來(lái)限制熱應(yīng)力。誠(chéng)然，這并不是很好用。研究人員還建議在化學(xué)通風(fēng)柜下工作，并使用氣密保護(hù)外殼。畢竟，打印硫系玻璃會(huì)釋放出一些非常強(qiáng)大和危險(xiǎn)的蒸汽。
      研究人員表示，他們未來(lái)的工作將集中在改善熱管理和工藝條件上。因此，他們希望提高機(jī)械強(qiáng)度和光學(xué)質(zhì)量，從而能夠生產(chǎn)用于光纖拉伸的玻璃預(yù)制件。
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