为了测试它，他们印了*辆小自行车。研究人员开发了*种基于激光的新工艺，用于3D打印玻璃制成的复杂零件。随着进*步的发展，该新方法可能对于制造用于视觉，成像，照明或基于激光的应用的复杂光学器件很有用。
法国菲涅耳研究所和法国马赛中央理工学院的研究小组负责人洛朗·加莱说：“大多数3D打印过程都是逐层构建的。” “我们的新工艺通过使用激光束将液态前体转变成或聚合成固态玻璃，避免了这些工艺的局限性。”
在光学协会（OSA）的 Optics Letters杂志中，加莱和研究团队成员Thomas Doualle和Jean-Claude Andre演示了他们如何使用新技术在不使用经典的逐层方法的情况下以3D体积创建详细对象。他们使用这种方法创建了各种石英玻璃物体，例如微型自行车模型和没有任何孔隙或裂缝的艾菲尔铁塔。
3D打印方法基于多光子聚合，可确保聚合（将液体单体分子连接在*起成为固体聚合物的过程）仅在精确的激光焦点处进行。它允许直接制造尺寸从几微米到几十厘米不等的3D零件，其分辨率理论上仅受用于激光束整形的光学器件的限制。
加莱说：“玻璃是用于制造光学器件的主要材料之*。” “我们的工作代表着开发*种方法的**步，这*过程可能有*天使科学*能够3D打印所需的光学组件。”
寻找合适的材料
使用传统的逐层方法构建3D玻璃对象存在*些限制。印刷过程的速度受到构建这些层的时间的限制，并且当使用高粘性树脂时，很难创建厚度*致的层。制造复杂零件通常需要支撑，支撑必须精确定位，然后在物体变硬后将其移除。
尽管可以使用多光子聚合来避免逐层方法，但是3D打印玻璃物体需要*种材料，该材料在初始液相期间以及*旦聚合后，都在激光波长下是透明的。它还必须吸收激光波长*半的激光以启动多光子聚合过程。
为此，研究人员使用了*种包含光化学引发剂的混合物来吸收激光，树脂和高浓度的二氧化硅纳米颗粒。除了可以很好地与激光器配合使用之外，这种混合物的高粘度还可以形成3D零件，而不会产生变形问题，也没有支撑物可以在3D打印过程中将物体固定在适当的位置。
“对这项技术至关重要的是基于Strickland的高功率超短激光器和穆鲁的and脉冲放大技术，该技术在2018年获得了诺贝尔奖，”加莱说。“只有强脉冲和非常短的脉冲才会产生高精度的非线性光聚合，并且不会产生热效应。”
测试过程
在确认可以使用二氧化硅纳米颗粒混合物创建固体对象后，研究人员使用其3D打印方法来创建形状复杂的对象。他们还应用了将聚合后的零件转变为玻璃的工艺。
Gallais说：“我们的方法有可能被用于生产几乎任何类型的3D玻璃物体。” “例如，我们正在探索生产可用于豪华手表或香水瓶的玻璃部件的可能性。”
研究人员正在努力使这种技术更实用，并通过例如试验价格较低的激光源来降低成本。他们还希望优化工艺以改善表面质量以降低粗糙度。
