Trojrozměrný tisk skleněných předmětů

Technicky přesnější název pro trojrozměrný tisk zní “metoda aditivního zpracování” (additive manufacturing technique). Princip této metody spočívá v tom, že k průběžně dotvářenému výrobku jsou pomocí tiskové hlavice s tryskou postupně přidávány malé kousky materiálu nebo z nich sestávající vlákno, tzv. filament, většinou v roztavené či kapalné formě. Po nanesení čerstvého kousku hmoty na už předtím vytvořenou část předmětu nanesená hmota ztuhne a „sroste“ se zbytkem předmětu.

Doposud bylo možné v rámci této metody používat materiály jako plasty, některé kovy a stavební hmoty. Týmu z MIT, konkrétně skupině Mediated Matter Group pod vedením designérky a výzkumnice Neri Oxman se poprvé na světě povedlo v rámci metody trojrozměrného tisku využít roztaveného skla. Jejich projekt se jmenuje zkráceně G3DP. Skupina demonstrovala svoji metodu pomocí tvorby designérsky zajímavých váz, mís či obecně stolních předmětů. Do budoucna však tým nevylučuje využití trojrozměrného tisku pomocí skla pro účely výroby architektonických komponent. Například zdobných, aerodynamických nebo i vzhledem ke specifickému stylu vnitřního osvětlení na míru optimalizovaných skleněných fasád, s proměnlivou tloušťkou, texturou nebo třeba světelnou propustností.

3D tiskárna bere roztavené sklo z rezervoáru o teplotě přes 1000 stupňů Celsia, přičemž pokládá přesně vypočítaným způsobem další a další vrstvy roztaveného skleněného “proudu” na již ztuhlé vrstvy hmoty. Pokud porovnáme velikost skleněného vlákna s rozměry filamentu u běžných plastových trojrozměrných tiskáren, překvapí nás možná, že je mnohem větší a činí řádově milimetry až centimetry. Je zde zkrátka možné a výhodné pokládat tlustší vrstvy skleněného vlákna jako najednou. U plastů je ale vhodný pravý opak - tedy aby vlákno přidávané tiskovou hlavicí bylo co nejjemnější. To plyne především z rozdílného účelu stávajících “plastových” a “skleněných” 3D tiskáren. Zatímco u těch plastových zpravidla chceme vytvářet co nejpřesnější kopie jiných předmětů nebo modelů, u 3D tiskáren, pracujících se sklem, jde o vytváření originálních dekorativních předmětů, které tak jemnými detaily oplývat nemusejí.

Jeden z výrobků z 3D tiskárny, pracující s roztaveným sklem|foto: MIT

Tiskárna G3DP má kromě zahřívané tiskové hlavice dvě navzájem izolované komory. Vrchní, již zmíněná komora slouží jako tavící pec. Z tohoto horkého rezervoáru proudí roztavené sklo přes tiskovou hlavici do spodní citelně chladnější komory, kde vzniká produkt. Tisková hlavice je vyrobena ze speciální keramické směsi oxidu hlinitého, oxidu zirkoničitého a křemene, která je odolná vůči vysokým teplotám a zároveň na ní sklo neulpívá. Spodní komora s teplotou kolem 500 stupňů Celsia podléhá režimu postupného mírného ochlazování, aby sklo dobře tuhlo, ale aby zároveň skleněný výrobek kvůli velkým tepelným rozdílům nepraskl.

Na rozdíl od klasického vyfukování skla může metoda trojrozměrného tisku nezávisle ovlivňovat textury skla na vnitřním a vnějším povrchu předmětů. Tým Neri Oxman také experimentoval s různým zabarvením skla, například s barevnými gradienty v materiálu.

Zdroje: Engadget, IndustryTap, Mediated Matter Group, MIT Technology Review, Popular Science, DeZeen, Digg