Danh sách các vật liệu có thể sử dụng với máy in 3D cứ nhiều lên hàng tuần, từ nhựa, thực phẩm, kim loại,… và đến bây giờ là thuỷ tinh. Thật ra các sản phẩm in 3D bằng thuỷ tinh đã có mặt từ khá sớm bằng cách sử dụng bột thuỷ tinh hoặc cát silic. Thế nhưng điểm đặc biệt của máy in 3D phát triển bởi nhóm nghiên cứu dẫn đầu bởi Neri Oxman đến từ MIT, chính là thuỷ tinh lần đầu tiên được in 3D bằng phương pháp nóng chảy. Công nghệ này thừa hưởng kỹ thuật làm thuỷ tinh đã có 4,500 năm lịch sử và kết hợp với kỹ thuật in 3D hiện đại để tạo ra một sản phẩm tuyệt đẹp.
Kỹ thuật in kiểu đùn FDM là kỹ thuật được ứng dụng phổ biến trong các máy in 3D ngày này. Tuy nhiên, nhược điểm của kỹ thuật này đó là khó thực hiện đối với các vật liệu có nhiệt độ nóng chảy cao. Điều này cũng giới hạn kích thước và hình dạng của sản phẩm cuối. Tuy thuỷ tinh có rất nhiều ưu điểm vầ độ cứng, độ bền, hiệu ứng ánh sáng, cũng như khả năng ứng dụng và độ phổ biến (do thành phần chủ yếu là cát, muối sodium Na₂CO₃, và đá vôi). Nhưng để sử dụng được thuỷ tinh nóng chảy là một thử thách không hề đơn giản.
Vật thể bằng thuỷ tinh cần được làm nguội xuống nhiệt độ phòng một cách từ từ, qua các khoảng nhiệt độ khác nhau (quá trình ủ) để làm loại bỏ ứng suất dư bên trong khi có độ chênh về nhiệt độ, vốn là nguồn gốc làm cho thuỷ tinh tự vỡ. Ban đầu nhóm nghiên cứu sử dụng lửa xì (propane) bằng tay. Thế nhưng nhiệt độ vẫn khó điều khiển và làm cho vật thể bị nứt vỡ. Cuối cùng nhóm nghiên cứu phải chế một lò ủ nhiệt, lắp thêm vào máy in 3D để dễ dàng điều khiển, ổn định nhiệt độ. Kích thước của sản phẩm in cũng phụ thuộc vào kích thước của lò ủ này, khoảng 250 x 250 x 300mm. Lò ủ cũng có cửa sổ bằng ceramic trong suốt để theo dõi quá trình tạo hình sản phẩm.
Tất nhiên, để làm nóng chảy được thuỷ tinh thì đầu phun của máy cũng phải được thiết kế đặc biệt. Các hạt thuỷ tinh được nạp vào một buồng nhiệt, thực ra là một lò nung kim loại 1,800W, cho phép làm nóng chảy và duy trì thuỷ tinh nóng chảy ở nhiệt độ từ 1040 đến 1165 độ C. Do nhiệt độ có ảnh hưởng đến tốc độ, độ nhớt , độ dày các lớp in thuỷ tinh cho nên có thể được điều chỉnh để đạt sản phẩm mong muốn. Đầu phun có kích thước đường kính 10mm, làm bằng ceramic có thể chịu nhiệt độ lên tới 1000 độ C.
Công nghệ này được hy vọng ứng dụng trong chế tạo các thiết bị đặc thù dành cho phòng thí nghiệm, cũng như các chi tiết, thành phần trong công nghiệp vũ trụ. Bạn đọc quan tâm có thể xem thêm tại:
GLASS from Mediated Matter Group on Vimeo.
Biên dịch: Trungmaster, theo Gizmag
