Gedung konser baru Hamburg dibuka akhir tahun lalu untuk mendapat pujian dari para kritikus arsitektur di seluruh dunia. Struktur melonjak memiliki fasad sekitar 2.000 panel kaca datar dan melengkung, memberikan kesan gelombang akan pecah. Tetapi proyek itu terlambat enam tahun dan ratusan juta euro melebihi anggaran, dengan beberapa kelebihan karena teknik cetak kuno dan memakan waktu yang digunakan untuk melengkung panel kaca.
Konten terkait
- Memberi Marinir Alat untuk Membangun Drone di Medan Perang
Tetapi bagaimana jika panel kaca bisa saja dicetak dengan printer 3D?
Sampai sekarang, ini tidak mungkin terjadi sama sekali. Bahan cetak 3D yang paling umum digunakan adalah polimer, dan teknik yang ada untuk mencetak logam, keramik, beton, obat-obatan, bahkan makanan juga. Namun kaca hampir tidak ada dalam persamaan.
"Kaca adalah salah satu bahan tertua yang digunakan umat manusia, dan menakjubkan melihat revolusi pencetakan 3D abad ke-21 telah mengabaikan kaca sampai sekarang, " kata Bastian Rapp, seorang peneliti di Institut Teknologi Karlsruhe Jerman.
Tim Rapp telah datang dengan teknik baru untuk kaca cetak 3D, yang dapat menghasilkan benda-benda kaca yang kuat dan transparan. Teknik ini menggunakan metode tradisional pencetakan 3D yang disebut stereolithography. Dalam stereolithography, printer membangun objek lapis demi lapis menggunakan cairan — biasanya polimer — yang mengeras ketika disentuh oleh sinar laser. Tim Rapp telah menemukan cara untuk melakukan ini menggunakan kaca bubuk yang digantung dalam polimer cair. Setelah objek dicetak, ia ditempatkan dalam oven bersuhu tinggi, yang membakar polimer dan memadukan partikel-partikel kaca, hanya menyisakan kaca yang mengeras.
Kaca yang dicetak memiliki ketahanan kejut termal yang tinggi, seperti ditunjukkan di sini, ketika kaca silika yang menyatu terpapar nyala 800 derajat Celsius. (NeptunLab / KIT) Meskipun teknik Rapp bukan contoh pertama dari kaca cetak 3D — peneliti MIT mengembangkan metode untuk mengekstraksi kaca cair dua tahun lalu, sementara tim lain telah menggunakan teknik suhu rendah yang menghasilkan produk yang lemah dan berawan — ini adalah yang pertama kali dicetak kaca bening pada suhu rendah. Ini juga yang pertama mengambil keuntungan dari printer stereolithografi 3D biasa, yang berarti dapat digunakan tanpa banyak peralatan khusus.
Kaca memiliki sejumlah sifat unik yang membuatnya diinginkan sebagai bahan cetak 3D, kata Rapp.
"Hampir tidak ada bahan yang bisa terkena suhu tinggi seperti kaca yang bisa terpapar, " katanya. "Dan hampir tidak ada bahan kimia yang dapat menyerang kaca, sedangkan polimer dapat terdegradasi oleh sinar UV dan pelarut organik."
Tim mencetak pretzel kaca tiga dimensi ini. (NeptunLab / KIT) Kaca juga memiliki transparansi yang tak tertandingi oleh bahan lain. Cahaya tidak melewati hampir sama bahkan melalui plastik paling jelas, yang merupakan alasan rumah memiliki jendela kaca, meskipun mudah pecah. Lensa kamera berkualitas tinggi selalu terbuat dari kaca karena alasan ini, kata Rapp, sedangkan lensa ponsel pintar biasanya terbuat dari plastik.
“Inilah mengapa kualitas foto yang Anda ambil dengan smartphone canggih dibandingkan dengan kamera selalu lebih rendah, ” kata Rapp.
Teknik baru ini dapat digunakan untuk mencetak hampir semua hal, kata Rapp. Ini dapat digunakan untuk benda kecil yang rumit seperti perhiasan, lensa atau bagian komputer, atau untuk benda besar seperti jendela. Satu-satunya variabel adalah printer itu sendiri.
Berikut adalah struktur tiga dimensi dari gerbang kastil yang dicetak dengan kaca silika yang menyatu. (NeptunLab / KIT) Teknik pencetakan 3D memiliki keunggulan dibandingkan metode non-cetak untuk membuat model kaca kecil karena tidak memerlukan etsa kimia, yang menggunakan asam hidrofluorik berbahaya, dan dapat memiliki rongga dan saluran tertutup, yang tidak mungkin pada kaca tradisional -hembusan. Dan berpotensi memiliki keunggulan kecepatan dibandingkan metode non-cetak produksi kaca juga.
Untuk penelitian mereka, tim Rapp menggunakan printer jenis yang murah dan tidak dimodifikasi yang dapat dibeli oleh penggemar rumah.
"Ini adalah platform teknologi yang mapan dalam hal permesinan, dan ini adalah material yang terkenal dan terkenal, " kata Rapp. "Satu-satunya yang kami buat adalah jembatan di antaranya."
Penelitian tim diterbitkan bulan ini di jurnal Nature .
Rapp telah menciptakan perusahaan untuk mengkomersialkan teknik ini. Dia berharap memiliki produk pertama di pasar pada akhir tahun ini.
