Các nhà nghiên cứu đã vượt qua thách thức và tìm ra giải pháp cho ngành công nghiệp in 3D nhiệt độ cao, đó là in các sản phẩm thủy tinh bằng vòi phun đặc biệt.
Chiếc lọ được sản xuất từ máy in 3D, với mực in chính là thủy tinh nóng chảy
Màu mực in 3D rất đa dạng, nhưng trong hiện tại chỉ có một loại được dùng phổ biến là thủy tinh trong suốt.
Khi dùng kỹ thuật in 3D thông thường như phun và thêu kết, nguyên liệu in gồm hạt thủy tinh và lớp bột nền, thì thành phẩm tạo ra sẽ chuyển sang màu đục. Các nhà nghiên cứu tại MIT đã chứng minh rằng: có thể in kỹ thuật số bằng thủy tinh nóng chảy qua vòi phun theo từng lớp một mà thành phẩm vẫn duy trì độ trong suốt.
Thách thức lớn nhất đó là quá trình in phải diễn ra trong lúc thủy tinh ở trạng thái nóng chảy với nhiệt độ cao. Để dòng thủy tinh đủ độ lỏng có thể phun qua vòi, thì nhiệt độ cần trên 1.000oC.
Để in được, máy in cần có các linh kiện chịu nóng tương ứng với từng giai đoạn in sản phẩm. Mực in (thủy tinh nóng chảy) được chứa trong một nồi nấu kim loại phía trên vòi phun, cuộn dây nóng nơi đây có tác dụng duy trì nhiệt độ mong muốn. Dòng thủy tinh từ nồi nấu di chuyển vào vòi phun, một cuộn dây nóng khác ở vòi sẽ giữ độ nóng thích hợp để dòng thủy tinh chảy liên tục mà không bị dính vào vòi. Cuối cùng, thành phẩm được tạo hình trong một buồng nóng thứ ba, nhằm giữ cho thủy tinh trở nên rắn lại. Điều này cho phép việc in sản phẩm giảm nhiệt từ từ, tránh tình trạng thành phẩm bị nứt.
Việc cần thiết đó là chọn đầu phun sao cho phù hợp, Peter Houk nói. Đầu phun tốt là loại có khả năng chịu nhiệt cao và không dính khi phun thủy tinh. “Ở nhiệt độ cao như thế này thì hầu hết mọi thứ đều dính thủy tinh”, Houk nói. Đầu phun platium ít được sử dụng trong công nghiệp sản xuất thủy tinh, vì chi phí lớn. Do đó, nhóm nghiên cứu đã thay thế bằng đầu phun oxit nhôm tự chế.
Thủy tinh thông thường (soda lime glass) được sử dụng làm nhiều thứ từ chiếc ly đến kính cửa sổ, thì dùng máy in 3D thường. Đối với thủy tinh chịu nhiệt (pyrex) thì cũng cùng cách thức in, nhưng phải là máy in có khả năng chịu nhiệt cao hơn.
Houk nói rằng: ông và đồng nghiệp vẫn đang tìm hiểu góc nghiêng in như thế nào sao cho cấu trúc vật in được vững chắc và bán kính quay của máy là tốt nhất. Nhóm cũng muốn tìm hiểu thêm về đặc tính cơ học và quang học của vật thể.
(Theo Technology Review)
