Литье стекла под давлением

Стекло встречается повсеместно, от высокотехнологичных продуктов в областях оптики, телекоммуникаций, химии и медицины до предметов повседневного обихода, таких как бутылки и окна. Однако формование стекла в основном основано на таких процессах, как плавление, шлифовка или травление. Этим процессам уже несколько десятилетий, они требовательны к технологиям, энергоемки и сильно ограничены с точки зрения реализуемых форм. Впервые группа под руководством профессора доктора Бастьяна Э. Раппа из Лаборатории технологических процессов факультета микросистемной инженерии Университета Фрайбурга в сотрудничестве со стартапом Glassomer из Фрайбурга разработала процесс, который позволяет легко, быстро и практически любой формы формовать стекло с помощью литья под давлением. Исследователи представили свои результаты в журнале. Наука.


«На протяжении десятилетий стекло часто было вторым выбором, когда речь идет о материалах в производственных процессах, потому что его формирование слишком сложно, энергоемко и не подходит для создания структур с высоким разрешением», – объясняет Рапп. «С другой стороны, позволяют все это, но их физические, оптические, химические и термические свойства уступают стеклу. В результате мы объединили обработку полимеров и стекла. Наш процесс позволит нам быстро и недорого – эффективно заменять стеклом как изделия массового производства, так и сложные полимерные конструкции и компоненты ».

Литье под давлением является наиболее важным процессом в пластмассовой промышленности и позволяет быстро и экономично производить компоненты практически любой формы и размера с так называемой высокой производительностью. Прозрачное стекло до сих пор не могло быть отформовано в этом процессе. Благодаря недавно разработанной технологии литья под давлением Glassomer из специального гранулята собственной разработки теперь можно также формовать стекло с высокой производительностью при температуре всего 130 ° C. Компоненты, отлитые под давлением из 3D-принтера, затем превращаются в стекло в процессе термообработки: в результате получается чистое кварцевое стекло. Этот процесс требует меньше энергии, чем обычное плавление стекла, что приводит к повышению энергоэффективности. Формованные стеклянные компоненты имеют высокое качество поверхности, поэтому не требуется дополнительных этапов обработки, таких как полировка.

Новые конструкции, ставшие возможными благодаря технологии литья под давлением стекла Glassomer, находят широкое применение: от технологий обработки данных, оптики и солнечных батарей до так называемой лаборатории на кристалле и медицинских технологий. «Мы видим большой потенциал, особенно для небольших высокотехнологичных стеклянных компонентов со сложной геометрией. Помимо прозрачности, очень низкий коэффициент расширения кварцевого стекла также делает эту технологию интересной. Датчики и надежно работают при любой температуре, если ключевые компоненты сделаны из стекла », – объясняет доктор Фредерик Коц, руководитель группы Лаборатории технологических процессов и главный научный сотрудник (CSO) компании Glassomer. «Мы также смогли показать, что микрооптические стеклянные покрытия могут повысить эффективность солнечных элементов. Теперь эту технологию можно использовать для производства рентабельных высокотехнологичных покрытий с высокой термостойкостью. Существует ряд коммерческих возможностей для Это.”

Команда Фредерика Коца и Маркуса Мадера, докторанта Лаборатории технологических процессов, решила ранее существовавшие проблемы при литье стекла под давлением, такие как пористость и истирание частиц. Кроме того, ключевые этапы процесса в новом методе были разработаны для использования воды в качестве основного материала, что сделало технологию более экологически чистой и устойчивой.

Бастиан Рапп – исполнительный директор Фрайбургского центра исследования материалов FMF и член Кластера передовых систем живых, адаптивных и энергонезависимых материалов (livMatS) при Университете Фрайбурга, который разрабатывает новые системы материалов на основе биологических материалов. Рапп также является соучредителем и техническим директором Glassomer GmbH, которая разрабатывает технологии 3D-печати высокого разрешения для стекла. Его исследования, помимо других наград, принесли ему Консолидаторский грант Европейского исследовательского совета (ERC).

Видео: https://videoportal.uni-freiburg.de/video/Glass-like-plastic-processing-Bastian-Rapp/c438da06a7f18e914912eab03cd4bd56

0 Комментарий
Inline Feedbacks
View all comments