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Nanotechnik: Glas aus dem 3-D-Drucker

Auch Glas kann man jetzt mit einem herkömmlichen 3-D-Drucker verarbeiten - dank eines Kompositmaterials mit Nanoteilchen.
Ein Burgtor aus Glas. Leider ist kein Größenvergleich dabei, man kann aber vermutlich ausschließen, dass es in Originalgröße nachgebaut ist.

Eine Arbeitsgruppe um Bastian Rapp vom Karlsruher Institut für Technologie (KIT) hat einen Weg gefunden, Glas mit einem 3-D-Drucker in Form zu bringen. Bisher war das nicht möglich, denn um Glas zu verarbeiten, braucht man eigentlich hohe Temperaturen oder aggressive Chemikalien. Das Team aus Karlsruhe umgeht das Problem laut seiner Veröffentlichung in "Nature", indem es Silikat-Nanopartikel in einen flüssigen Kunststoff-Vorläufer einrührt. Dieses Material lässt sich mit Hilfe eines Lasers in komplizierte dreidimensionale Formen mit Details in Mikrometergröße bringen. Anschließend werden die Rohlinge bei hohen Temperaturen gesintert, so dass nur das Glas übrig bleibt. Das Endprodukt ist nach Angaben von Rapp und seinem Team so transparent wie herkömmlich produziertes Glas.

Das gewünschte Werkstück entsteht mit Hilfe der im 3-D-Druck gängigen Fotolithografie, bei der der Laser das Komposit schichtweise zum festen Kunststoff reagieren lässt. Das Polymer mit den eingebetteten, 40 Nanometer großen Silikatpartikeln wird anschließend auf 1300 Grad Celsius erhitzt, so dass der Kunststoff verdampft. Das entstehende Glas habe, so Rapp und sein Team, eine Rauigkeit von wenigen Nanometern, sei nicht porös und hochwertig genug, um sich für optische Bauteile hoher Qualität zu eignen. Sogar farbige Gläser lassen sich auf diese Weise herstellen: Dazu mischt man einfach geeignete Metalle hinzu – wie es Glasmacher schon seit Jahrtausenden tun.

16/2017

Dieser Artikel ist enthalten in Spektrum - Die Woche, 16/2017

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