研究人員首次成功研制出3D打印硫?qū)倩锊Ａ?，這是一種獨(dú)特的材料，用于制造在中紅外波長下工作的光學(xué)元件。3D打印這種玻璃的能力可以為新型低成本傳感器，電信組件和生物醫(yī)學(xué)設(shè)備制造復(fù)雜的玻璃組件和光纖。

在光學(xué)學(xué)會(OSA)雜志“光學(xué)材料快車”中，來自加拿大拉瓦爾大學(xué)的Photondique et Laser(COPL)的研究人員Patrick Larochelle及其同事描述了他們?nèi)绾涡薷挠糜诓ＡD出的商用3D打印機(jī)。這種新方法基于常用的熔融沉積成型技術(shù)，其中塑料長絲熔化然后逐層擠出以創(chuàng)建詳細(xì)的3D物體。

“光學(xué)材料的3D打印將為設(shè)計(jì)和組合材料以生產(chǎn)未來光子元件和光纖的新時(shí)代鋪平道路，”研究團(tuán)隊(duì)成員Yannick Ledemi說。“這種新方法有可能以低成本實(shí)現(xiàn)紅外光學(xué)元件高效制造的突破?！?

印刷玻璃

與其他玻璃相比，硫?qū)倩锊Ａг谙鄬^低的溫度下軟化。因此，研究團(tuán)隊(duì)將商用3D打印機(jī)的最高擠出溫度從260°C提高到330°C，以實(shí)現(xiàn)硫?qū)倩锊ＡD出。他們生產(chǎn)的硫?qū)倩锊ＡчL絲的尺寸與通常與3D打印機(jī)一起使用的商用塑料長絲相似。最后，打印機(jī)進(jìn)行了編程，創(chuàng)建了兩個形狀和尺寸復(fù)雜的樣品。

“我們的方法非常適用于軟質(zhì)硫?qū)倩锊Ａ?，但也正在研究其他方法來印刷其他類型的玻璃，”Ledemi說。“這可以制造由多種材料制成的部件。玻璃也可以與具有專門導(dǎo)電或光學(xué)特性的聚合物結(jié)合，生產(chǎn)出多功能3D打印設(shè)備?！?

3D打印也可用于制造纖維預(yù)制件 - 一塊拉入光纖的玻璃 - 具有復(fù)雜的幾何形狀或多種材料，或兩者的組合。一旦設(shè)計(jì)和制造技術(shù)進(jìn)行了微調(diào)，研究人員就表示，3D打印可用于廉價(jià)制造大量紅外玻璃組件或光纖預(yù)制件。

“基于3D印刷的硫?qū)僭鼗锍煞挚捎糜趪篮桶踩珣?yīng)用的紅外熱成像，”Ledemi繼續(xù)說道?！八麄冞€將為污染物監(jiān)測，生物醫(yī)學(xué)和其他應(yīng)用提供傳感器，其中分子的紅外化學(xué)特征被用于檢測和診斷。”

研究人員正在努力改進(jìn)打印機(jī)的設(shè)計(jì)，以提高其性能，并能夠增加由硫?qū)倩锊Ａе瞥傻膹?fù)雜零件或部件的制造。他們還希望添加新的擠出機(jī)，以便與聚合物共同印刷，以開發(fā)多種材料組件。