在当今的科技产品领域,3D 打印机分别在智能家居和智能制造方面发挥着重要作用,而其中的玻璃部件虽不起眼,却起着关键的支撑作用,并且它们各自的制造工艺也独具特色。
3D 打印机玻璃制造工艺
3D 打印机中使用的玻璃材料,如用于构建透明模型或光学元件的玻璃,其制造工艺有着更高的精度和技术要求。
首先是玻璃粉末的制备,通过将高纯度的玻璃原料进行研磨和筛分,得到粒度均匀、分布范围窄的玻璃粉末,粉末粒度通常控制在 10 - 100μm 之间,以确保在 3D 打印过程中的良好流动性和成型精度。
在 3D 打印过程中,目前常用的技术是选择性激光烧结(SLS)或立体光固化(SLA)。以 SLA 为例,将液态的光敏树脂与适量的玻璃粉末混合均匀,形成具有光固化特性的复合浆料。然后利用高精度的紫外激光束按照预设的模型切片数据逐层扫描固化浆料,每层厚度可精确控制在 25 - 100μm 之间,在光固化过程中,玻璃粉末被包裹在固化的树脂基体中,逐渐堆积形成三维实体结构。
打印完成后,需要进行后处理工序。首先是脱脂处理,将打印件放入高温炉中,在适当的气氛下(如惰性气体保护)缓慢升温,使其中的树脂成分逐渐分解挥发,留下玻璃骨架结构。脱脂温度和时间的控制至关重要,一般脱脂温度在 400 - 600℃之间,时间根据打印件的尺寸和形状而定,通常需要数小时,以确保树脂完全去除且玻璃结构不被破坏。
接着是烧结过程,将脱脂后的打印件进一步升温至玻璃的软化点以上(一般在 800 - 1200℃),使玻璃粉末颗粒充分熔合在一起,形成致密的玻璃制品。在烧结过程中,需要精确控制升温速率、保温时间和降温速率,以避免玻璃制品出现裂纹、变形等缺陷,同时确保其光学性能和机械性能达到预期要求。例如,通过优化烧结工艺参数,可使 3D 打印玻璃的透明度达到与传统熔融成型玻璃相近的水平,满足光学应用的需求。
扫地机家电玻璃在其视觉导航系统中,作为摄像头保护罩保证了良好的透光性和耐磨性,使扫地机能够精准地识别周围环境实现智能避障;在显示屏部分则提供了清晰的触控界面,方便用户操作。而 3D 打印机玻璃则为制造高精度、复杂结构的玻璃制品提供了新的可能性,在光学器件、艺术设计、医疗模型等领域展现出独特的优势。
然而,无论是扫地机家电玻璃还是 3D 打印机玻璃的研发和生产,都面临着持续的挑战。在扫地机领域,随着用户对产品智能化和耐用性要求的不断提高,需要进一步提升玻璃的性能,如开发自清洁、防雾、抗指纹等功能一体化的玻璃材料,同时优化生产工艺以降低成本。在 3D 打印玻璃方面,提高打印精度、扩大材料种类、缩短打印周期以及降低后处理难度等仍是亟待解决的问题。
玻璃行业不断发展,其制造工艺也在持续创新和完善,它们将继续为这两个领域的技术进步和产品升级提供有力支持,推动智能家居和智能制造产业迈向新的高度,为人们的生活和生产带来更多的便利和创新成果。