3D-печать с использованием объемной технологии с переработанным стеклом

Компания T3DP из Калифорнии, специализирующаяся на технологиях 3D-печати, разработала новый материал для 3D-печати, объединяя уникальное сочетание переработанных стеклянных отходов и разработанный смолы Genesis от Tethon 3D. Эта инновация позволяет производить объемную 3D-печать для микро 3D-солнечных и полупроводниковых приложений.

Новая технология T3DP была вдохновлена разработкой "Ультрабыстрого высокотемпературного спекания" (UHS) исследователями из Университета Мэриленда, которое, как сообщается, сокращает время спекания до менее 10 секунд.

Основой новой технологии T3DP является смесь стеклянных отходов с смолой Genesis от Tethon 3D для создания нового материала с "исключительными свойствами". По словам T3DP, это сочетание позволяет реализовать объемную 3D-печать нового поколения и формовку фотополимеров. Это позволяет производить микро 3D-солнечные элементы/модули и продвинутые стеклянные подложки для полупроводников, где микросхемы и память могут быть размещены на стекле.

Традиционные методы 3D-печати, используемые в полупроводниковых приложениях, как правило, основаны на ресурсоемких и расточительных процессах. Новый метод от T3DP, как сообщается, преодолевает эти вызовы, предлагая устойчивую альтернативу, которая улучшает производительность и снижает углеродный след производственного процесса.

"Эта инновация способна революционизировать не только отрасль 3D-печати, но и исследования в области материалов в целом", - прокомментировал Кларк. - "Смесь переработанного стекла и смолы от T3DP - это замечательный шаг в сторону устойчивого производства с высокой производительностью".

В процессе производства T3DP использует линейную объемную 3D-печать для создания небольших секций ультрагладких форм, которые затем соединяются вместе для создания более крупной формы. Здесь переработанный стеклянный отход смешивается с смолой Genesis от Tethon, а затем стекло формуется как полимер.

Процесс объемной 3D-печати может занимать от нескольких секунд до нескольких минут, а процесс формовки занимает 10-20 секунд для подложек большой площади размером 6"x 6".

Объемные 3D-напечатанные "сырые изделия" затем подвергаются спеканию с использованием технологии UHS от Университета Мэриленда. Этот новаторский процесс спекания комбинирует излучение и контактное тепло для быстрого и равномерного нагрева материала до 3000℃. Спекание, как утверждается, завершается менее чем за 10 секунд, что в более чем 1000 раз быстрее, чем у обычного спекания в печи. Эта технология высокоскоростного спекания внедряется в коммерческую эксплуатацию компанией HighT-Tech, выделившейся из Университета Мэриленда.

При производстве полупроводников с использованием новой технологии T3DP для создания трехмерных стеклянных прокладок используется спекающийся кремний. Это позволяет обойти необходимость в традиционных процессах 3D-печати электроники, включая непосредственное написание, травление и литографию.

Они обходят литографию, (непосредственное написание линий межсоединений) и реактивное ионное травление, просто формуя всю структуру одним куском для трехмерных стеклянных подложек солнечных элементов и полупроводников".

Этот процесс приводит к увеличению вычислительной мощности более чем в 8 раз, при этом больше микросхем и памяти можно "успаковать" в более небольшое пространство, что приводит к экономии энергии на 50%. Кларк добавил, что у T3DP есть "специальная смесь, делающая стекло в 10 раз прочнее, что делает его устойчивым к разрушению".

Кроме того, новая технология T3DP, как утверждается, оптимизирует производство микро 3D-солнечных элементов/модулей.

Говорят, что эти компоненты обеспечивают надежную работу круглогодично и включают трехмерные поверхности, способные захватывать больше солнечного света с 7 утра до 7 вечера. Кроме того, 3D-напечатанные солнечные элементы/модули T3DP предлагают на 15-100% больше энергии на той же земельной площади, увеличивая мощность на 39% в жарких регионах. Микро 3D-солнечные подложки невозможно изготовить с использованием традиционных методов стеклопроизводства.

Эта новая технология имеет значительный потенциал для отрасли 3D-печати. "Наша формовка не зависит от материала. В настоящее время мы можем работать только с керамикой и стеклом", - пояснил Кларк. - "Bucktown Polymers разрабатывает новую литейную смолу, которая сделает наш процесс независимым от материала, позволяя работать с практически любым материалом, так как это смола для химического отверждения 3D-печати, а не для фотополимеризации".

"С нашим процессом мы можем печатать большие формы из полимерной смолы, отверждаемой ультрафиолетовым излучением, лить металл при комнатной температуре, а затем сжигать связующую смолу, что приведет к получению ультрагладких металлов и других материалов с шероховатостью поверхности RA менее 1 мкм", - отметил он.

3D-печать на основе стекла - это не новинка. Ранее в этом году было объявлено, что австрийская компания по 3D-печати керамики Lithoz сотрудничала с производителем стекла Glassomer для запуска LithaGlass, высокопроизводительного стекла на основе плавленого кварца.

Этот материал оптимизирован для технологии литографического керамического производства Lithoz (LCM). Компания утверждает, что композиционная смесь, основанная на кварцевом стекле, окажет значительное влияние на область 3D-печати керамики.

В другом месте исследователи из Мит Линкольн Лаборатории, поддерживаемые Министерством обороны США, разработали низкотемпературный подход к 3D-печати стеклянных объектов в прошлом году. В отличие от традиционной 3D-печати стекла и последующей обработки, включающей нагревание деталей до температур 1000℃ и выше, этот процесс включает наложение на специальную, высоконаполненную чернилу, которая отверждается при 250℃.