25. April 2017 | Produkte

3D-Druck mit Glas

3D-printing of glass
Glasburg aus dem 3D-Drucker
Quelle: KIT

Das erste technisch nutzbare Verfahren zum 3D-Druck von gläsernen Einzelstücken für optische, biotechnische, medizinische und informationstechnische Anwendungen haben Forscher am Karlsruher Institut für Technologie (KIT) entwickelt. Bisher war das nur mit den Ausgangsprodukten Kunststoff, Metall und Beton möglich.

Das Team um den Maschinenbauingenieur Bastian E. Rapp zerkleinert Quarzglas zu Puder aus nanometergroßen (Größenordnung Millionstelmillimeter) Partikeln. Mit einer kleinen Menge an flüssigem Kunststoff, der unter Lichteinfluss aushärtet, stellt das Team einen Brei her, der dünn auf einer Unterlage aufgetragen und an den Stellen, die erhalten werden sollen, von einem feinen Lichtstrahl erhärtet wird. Die flüssig gebliebene Masse wird mit einem Lösungsmittel entfernt. Schicht für Schicht entsteht so ein nahezu beliebig geformtes Bauteil.

Mehrere Zentimeter große Teile möglich

Um es transparent zu machen, wird es gesintert, also auf eine hohe Temperatur erhitzt. Dabei verbrennt der Kunststoff und die feinen Glaspartikel verbinden sich. Das Verfahren "Three-Dimensional Printing of Transparent Fused Silica Glass" stellen die KIT-Experten in "Nature" vor. Die Größe der bisher gefertigten Strukturen liege im Mikrometerbereich, kann aber mehrere Zentimeter betragen, wie Bastian E. Rapp erklärt.

Als wichtigstes künftiges Einsatzfeld wird die Datentechnik angesehen. "Die übernächste Generation von Computern wird mit Licht rechnen", so Rapp. Derartige Rechner benötigen komplizierte gläserne Bauteile zur Verarbeitung der Lichtteilchen, die anstelle von Elektronen die Rechenarbeit übernehmen. Diese Strukturen könnten mithilfe der 3D-Technik entstehen.

Vor einigen Jahren hatte der Hannoveraner Markus Kayser bereits ein 3D-Druckverfahren für gläserne Objekte entwickelt. Als Rohstoff nutzte er damals Sand, den er durch konzentriertes Sonnenlicht per 3D-Drucker direkt in Glas umwandelte. Die Formen waren eher grob, und das Glas hatte Poren, sodass es nicht völlig durchsichtig und demzufolge für viele Anwendungen unbrauchbar war.

Von Dr. Monika Kaßmann

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