Gedrucktes Glas

Der Fertigung von Serienbauteilen aus dem 3-D-Drucker wurde bereits das Potenzial nachgesagt, die Weltwirtschaft umkrempeln zu können. Wenn Schicht für Schicht aus Kunststoff, Keramik, Metall oder anderen Rohstoffen ein Gegenstand aufgebaut wird, bringt das zum einen den Vorteil mit sich, komplizierte Formen mit einem Mal nicht mehr fertigungsadäquat denken zu müssen, und zum anderen, Einzelstücke kostengünstig produzieren zu können.

Vor allem in der Medizintechnik und Pharmazie haben Produkte aus dem 3-D-Drucker vielversprechende Chancen. Laut einer Befragung der Unternehmensberatung Ernst & Young in zwölf vor allem westlichen Ländern sollen bereits 28 Prozent der Unternehmen Erfahrung mit dem Schichtdruckverfahren gesammelt haben. Hörgeräte werden mittlerweile nahezu komplett im 3-D-Druck produziert, aber auch bei der Herstellung von Zahnimplantaten und Tabletten profitieren die Hersteller von der neuen Technik. Die Markprognosen gehen aber auch in anderen Branchen von einer steigenden Tendenz aus.

Kein Wunder also, wenn 3-D-Druck auch in der Verpackungsindustrie zunehmend zum Einsatz kommt. Zum ersten Mal haben nunmehr Forscher ein technisch nutzbares Verfahren zum 3-D-Druck mit Glas entwickelt. Gläserne Einzelstücke können hiermit für die medizinische, biotechnische, optische und informationstechnische Anwendung erstmalig per additiver Fertigung erzeugt werden. Gelungen ist dies laut einem Bericht des Wissenschaftsmagazins ‘Nature’ den Entwicklern am Karlsruher Institut für Technologie (KIT). Bastian E. Rapp und sein Team zerkleinern für das Verfahren “Three-Dimensional Printing of Transparent Fused Silica Glass” Quarzglas zu Puder in Millionstelmillimeter – also nanometergroße Partikel. Flüssiger Kunststoff wird als Trägermaterial unter Lichteinfluss gehärtet und der daraus entstandene Brei dünn auf einer Unterlage aufgebracht. Schicht für Schicht kann dann ein Bauteil in beliebiger Form entstehen.

Ein ganz ähnliches und erstaunliches Verfahren hatte bereits 2011 Markus Kayser entwickelt. Auch er stellte 3-D-Druckteile aus Glas her, damals aus Sand, der durch konzentriertes Sonnenlicht per 3-D-Druck in Glas umgewandelt wurde. Die entstandenen Formen waren zu der Zeit noch recht grob, das Glas besaß Poren, sodass das Material noch nicht komplett durchsichtig war.

In dem Verfahren der Karlsruher Forscher wird die notwendige Transparenz durch hohe Hitze hergestellt; das Material wird fachsprachlich gesintert. Dabei verbrennt der Kunststoff, die feinen Glaspartikel verbinden sich. Zum Einsatz kommen sollen die gläsernen Bauteile laut Rapp vor allem in der Datentechnik. Denn die übernächste Generation von Computern, so seine Prognose, soll mit Licht rechnen können. Dafür sollen zukünftig anstelle von Elektronen gläserne Bauteile die Rechenarbeit übernehmen. Interessant wird das Verfahren sicherlich auch zunehmend für die Verpackungsindustrie sein; zum Beispiel, wenn es um die Herstellung von Glasampullen in der Pharmaindustrie geht.