在當今的科技產品領域,3D 打印機分別在智能家居和智能制造方面發揮著重要作用,而其中的玻璃部件雖不起眼,卻起著關鍵的支撐作用,并且它們各自的制造工藝也獨具特色。
3D 打印機玻璃制造工藝
3D 打印機中使用的玻璃材料,如用于構建透明模型或光學元件的玻璃,其制造工藝有著更高的精度和技術要求。
首先是玻璃粉末的制備,通過將高純度的玻璃原料進行研磨和篩分,得到粒度均勻、分布范圍窄的玻璃粉末,粉末粒度通常控制在 10 - 100μm 之間,以確保在 3D 打印過程中的良好流動性和成型精度。
在 3D 打印過程中,目前常用的技術是選擇性激光燒結(SLS)或立體光固化(SLA)。以 SLA 為例,將液態的光敏樹脂與適量的玻璃粉末混合均勻,形成具有光固化特性的復合漿料。然后利用高精度的紫外激光束按照預設的模型切片數據逐層掃描固化漿料,每層厚度可精確控制在 25 - 100μm 之間,在光固化過程中,玻璃粉末被包裹在固化的樹脂基體中,逐漸堆積形成三維實體結構。
打印完成后,需要進行后處理工序。首先是脫脂處理,將打印件放入高溫爐中,在適當的氣氛下(如惰性氣體保護)緩慢升溫,使其中的樹脂成分逐漸分解揮發,留下玻璃骨架結構。脫脂溫度和時間的控制至關重要,一般脫脂溫度在 400 - 600℃之間,時間根據打印件的尺寸和形狀而定,通常需要數小時,以確保樹脂完全去除且玻璃結構不被破壞。
接著是燒結過程,將脫脂后的打印件進一步升溫至玻璃的軟化點以上(一般在 800 - 1200℃),使玻璃粉末顆粒充分熔合在一起,形成致密的玻璃制品。在燒結過程中,需要精確控制升溫速率、保溫時間和降溫速率,以避免玻璃制品出現裂紋、變形等缺陷,同時確保其光學性能和機械性能達到預期要求。例如,通過優化燒結工藝參數,可使 3D 打印玻璃的透明度達到與傳統熔融成型玻璃相近的水平,滿足光學應用的需求。
掃地機家電玻璃在其視覺導航系統中,作為攝像頭保護罩保證了良好的透光性和耐磨性,使掃地機能夠精準地識別周圍環境實現智能避障;在顯示屏部分則提供了清晰的觸控界面,方便用戶操作。而 3D 打印機玻璃則為制造高精度、復雜結構的玻璃制品提供了新的可能性,在光學器件、藝術設計、醫療模型等領域展現出獨特的優勢。
然而,無論是掃地機家電玻璃還是 3D 打印機玻璃的研發和生產,都面臨著持續的挑戰。在掃地機領域,隨著用戶對產品智能化和耐用性要求的不斷提高,需要進一步提升玻璃的性能,如開發自清潔、防霧、抗指紋等功能一體化的玻璃材料,同時優化生產工藝以降低成本。在 3D 打印玻璃方面,提高打印精度、擴大材料種類、縮短打印周期以及降低后處理難度等仍是亟待解決的問題。
玻璃行業不斷發展,其制造工藝也在持續創新和完善,它們將繼續為這兩個領域的技術進步和產品升級提供有力支持,推動智能家居和智能制造產業邁向新的高度,為人們的生活和生產帶來更多的便利和創新成果。