Sie sind hier: HomeThemenSmart ComponentsSonstige

ETH Zürich: Glas aus dem 3D-Drucker

Unter Verwendung eines stereolithografischen Vefahrens und eines eigens entwickelten Harzes haben Forscher der ETH Zürich Glas im 3D-Drucker hergestellt.

3D-gedrucktes Glas Bildquelle: © Komplexe Materialien / ETH Zürich

Mit ihrer neuen 3D-Drucktechnik können die ETH-Forscher komplexe und hochporöse Glasobjekte erzeugen.

Große Glasobjekte wie Flaschen, Gläser oder Fensterscheiben können auf diese Weise momentan nicht erzeugt werden, was auch nicht das Ziel dieser Arbeit gewesen sei, sagt Kunal Masania, von der Gruppe für Komplexe Materialien von ETH-Professor André Studart. Ziel sei vielmehr gewesen, den Machbarkeitsnachweis zu erbringen, dass man mit einem 3D-Druckverfahren Glasgegenstände von komplexer Geometrie herstellen kann. Reine Spielerei ist die neue Technik jedoch nicht. Die Forscher meldeten sie zum Patent an und verhandeln derzeit mit einem Schweizer Glaswarenhändler, der die Technologie in seinem Unternehmen einsetzen möchte.

In einem kommerziell erhältlichen Stereolithografiegerät werden bei dem Verfahren UV-Lichtmuster auf das Harz gestrahlt, das aus einem flüssigem Kunststoff und einem Siloxan besteht. Dort, wo das Licht auftrifft, wird das Harz hart, weil sich an den belichteten Stellen die beiden Harzkomponenten vollständig auftrennen: die Kunststoffmonomere formieren sich zu einem labyrinthähnlichen Polymergerüst, die Moleküle des Siloxans füllen die Zwischenräume des Labyrinths aus. 

Ein Objekt kann so Schicht für Schicht aufgebaut werden. Dabei können die Forscher bei jeder Schicht verschiedene Parameter verändern, etwa die Porengröße. Ebenfalls schichtweise verändern können die Forscher die Mikrostruktur des Objekts, indem sie dem Harz auch Borat oder Phosphat beimengen. Dadurch lassen sich Objekte herstellen, die aus verschiedenen Glastypen aufgebaut sind.

Einen so hergestellten Rohling müssen die Forscher anschließend bei zwei unterschiedlichen Temperaturen brennen: Bei 600 Grad Celsius, um das Polymergerüst zu verbrennen, und anschließend bei rund 1000 Grad Celsius, um die Objekte zu Glas zu verdichten. Beim Brennen schrumpfen sie erheblich, werden aber transparent und hart wie Fensterglas.