如果可以3D打印施華洛世奇水晶，那么還會(huì)有價(jià)值嗎？

3D打印用來制作玻璃藝術(shù)品已經(jīng)不是新鮮事，然而3D打印施華洛世奇水晶或許會(huì)讓人感到不可思議。日本工作室TAKT于2011年就由前員工Satoshi Yoshiizumi開始探索水晶的3D打印，他們的水晶打印具有什么樣的特點(diǎn)？除了TAKT，設(shè)計(jì)師們還通過3D打印為水晶制造帶來哪些創(chuàng)新。

要理解3D打印水晶，先從理解水晶尤其是人造水晶與玻璃的區(qū)別開始。水晶和人造水晶都是晶體，即由分子按照一定的方向和規(guī)律堆積排布而成。因?yàn)樗鼈兪怯刹粚ΨQ的分子按照一定的方向堆積而成的，所以會(huì)表現(xiàn)出一定的“各向異性”。而玻璃是由熔融的以二氧化硅為主體的混合物快速冷卻得到的，因?yàn)闆]有時(shí)間形成晶體，很多分子混亂地?cái)囋谝黄穑瑳]有方向性，因此他們表現(xiàn)出“各向同性”。

水晶和人造水晶同樣具有雙折射現(xiàn)象，方向合適的話，一束經(jīng)過水晶光線會(huì)被折射向兩個(gè)不同的方向，而玻璃則不會(huì)發(fā)生這種現(xiàn)象——因?yàn)樵谒�晶中，不同的方向光學(xué)性質(zhì)不同，而在玻璃中，任何方向的光學(xué)特質(zhì)都是相同的。

要達(dá)到獲取具有各向異性的人造水晶并不是容易的事情，一種變通的方法就是通過加入別的氧化物可以方便地給玻璃上色或者改變各種光學(xué)特性，例如微量的鐵可以使玻璃呈綠色，錳呈紫色，鈷呈藍(lán)色等等。加入鉛則可以增加玻璃的折射率，讓玻璃顯得更閃耀。如果我們把像施華洛世奇這樣的人造水晶理解為高品質(zhì)鉛玻璃，那么我們就容易理解為什么3D打印可以用于水晶的制造。

靈感來自于僅有1.5毫米厚的霜晶，TAKT項(xiàng)目通過3D打印技術(shù)創(chuàng)建了印花水晶系列的燭臺(tái)和花瓶，它們具有細(xì)膩的肋紋紋理，工作室所這些不可能用傳統(tǒng)技術(shù)如玻璃成型，吹塑或切割來實(shí)現(xiàn)。具體的3D打印工作是由位于特拉維夫的Micron3DP公司完成的，這家公司聲稱自己是第一個(gè)做高分辨率3D打印玻璃的公司。

不僅僅是TAKT項(xiàng)目，有的藝術(shù)家還嘗試打印會(huì)發(fā)光的水晶。藝術(shù)家Marjan van Aubel將一個(gè)微型太陽能電池板集成在水晶中，這增強(qiáng)了水晶從太陽中捕獲能量的能力，而成為便攜式的小型電池。在白天攜帶的時(shí)候是裝飾品，在晚上的時(shí)候則可以成為照亮局部物品的“小電燈”。

在玻璃的3D打印方面，麻省理工學(xué)院在2015年就發(fā)明了使用玻璃作為打印材料的3D打印方法，該過程被稱為G3DP。G3DP被描述為使用光學(xué)透明玻璃用于高度精確3D打印的方法。該過程是可控制，并且可以提供透明度和顏色等打印選項(xiàng)。打印對象的厚度也可以控制，另外還可以控制打印物體的透射，反射和折射等參數(shù)。

根據(jù)市場研究，TAKT項(xiàng)目所用到的Micron3DP的玻璃3D打印技術(shù)屬于熔融擠出3D打印技術(shù)。通過反復(fù)試驗(yàn)，Micron3DP終于在把材料溫度提升至850攝氏度之后成功地進(jìn)行了玻璃的3D打印。而為了3D打印硼硅玻璃，這種玻璃通常會(huì)被用于制造更加耐用的器皿，比如在科學(xué)實(shí)驗(yàn)室中使用的那些玻璃器皿，公司能夠把該材料的熔化溫度提升至1640攝氏度。

然而，其它的研究者，并不認(rèn)為FDM是最好的打印玻璃的方式，這些研究者還試圖在較低的溫度下3D打印制作玻璃制品。

通常來說，F(xiàn)DM和立體3D打印技術(shù)不能夠完全熔化玻璃問題，導(dǎo)致多孔或非均勻結(jié)構(gòu)。LLNL勞倫斯摩爾國家實(shí)驗(yàn)室位于加利福尼亞的研究人員創(chuàng)造了一系列定制玻璃油墨，他們認(rèn)為他們已經(jīng)解決了那些導(dǎo)致多孔或非均勻結(jié)構(gòu)的問題。

LLNL采用的玻璃顆粒的濃縮懸浮液油墨具有高度控制的流動(dòng)性能，并因此可以在室溫下滿足打印需求。LLNL的研究人員介紹說這些特殊油墨可以進(jìn)行熱處理，增強(qiáng)密度并消除打印過程中的其他問題。熱處理完成后，研究人員還可以進(jìn)行光學(xué)質(zhì)量的拋光，使零件更均勻更復(fù)合光學(xué)性能的要求。3D打印可以用來創(chuàng)建成分梯度，這些3D打印的光學(xué)組件可以用來降低光學(xué)系統(tǒng)的尺寸、重量或成本。

來源：3D科學(xué)谷
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