研究人員使用一種稱為直接光投射（DLP）的3D打印方法來製作二氧化矽纖維預製棒。
《3D打印商情》了解到，近期新開發出的一種用於3D打印玻璃光纖預製棒的方法可以大大降低光纜的製造成本。該方法由澳大利亞悉尼科技大學的研究人員開發，他們的研究工作論文發表在最近的《Optics Letters》(光學快報)雜誌上。
據了解，他們的新3D打印工藝可以大大降低製造玻璃光纖的成本——這不僅會降低昂貴的電信網絡光纖電纜的製造成本，還會導致新的設計和應用出現。
研究團隊的負責人John Canning說，當前的製造工藝需要在車床上將纖芯精確對準中心旋轉管子的中心，這是十分費力的。而新工藝放寬了一些幾何要求，這是工藝中最複雜的部分之一。John Canning說：“有了增材製造技術，就不必將光纖的幾何形狀居中了。這消除了光纖設計的最大限製之一，並大大降低了光纖製造成本。”
工藝的產生
研究人員表示，他們的發明得益於較早的研究，他們使用3D打印的預成型件中的聚合物材料製造了纖維。以前，在這種類型的打印工藝中使用二氧化矽是一項巨大的挑戰，因為打印玻璃需要超過1900攝氏度的高溫。
John Canning說：“得益於材料和納米粒子集成的新穎結合，我們證明了3D打印二氧化矽預成型坯的可能性。”
為了製造石英玻璃，John Canning和他的團隊使用了通常用於製造聚合物物體的DLP 3D打印機。對於這種製造，打印機使用數字投光器來聚合光反應性單體。
創建二氧化矽物體需要修改工藝以及所使用的材料。在材料方麵，研究人員將二氧化矽納米粒子的添加量按重量計占50％或更高。
然後，他們設計了3D打印的圓柱形物體，其中包含一個用於核的孔，並將聚合物和納米顆粒的材料混合物插入該孔中。但是，這次他們改變了配方，在二氧化矽納米顆粒中添加了鍺矽酸鹽。研究人員說，這產生了更高的折射率，從而可以整合各種摻雜劑。
工藝的下一步需要一個稱為脫脂的獨特加熱過程，該過程將從材料混合物中除去聚合物，僅留下被分子間力結合的二氧化矽納米顆粒。
最後，通過進一步升高溫度，研究人員將納米顆粒融合成一個固體結構，該結構可以插入拉絲塔中，在那裏它們再次被加熱並拉動物體以製造光纖。
工藝的商業化
John Canning說：“為了驗證工藝，研究人員製造了相當於標準鍺矽酸鹽纖維的預成型坯，可用於製造多模或單模光纖。”
需要承認的是，當他們在打印的第一根光纖中觀察到很高的光損耗時，他們的工作確實受到了限製。但是，John Canning說，他們此後已經確定了這個問題，並正在努力解決。
他在一份新聞聲明中說：“通過進一步改進以限製光損失，這種新方法有可能取代傳統的基於車床的二氧化矽光纖製造方法。”
John Canning說，用這種工藝代替目前的製造工藝可以降低整體成本，不僅可以降低製造和材料成本，還可以降低人工成本，因為這還可以減少培訓和生產工人麵臨的危險因素。
該團隊目前正在尋求與一家主流商業光纖製造公司合作，以改善該技術並使之商業化。研究人員還希望加速該領域的研究並推動新的製造方法。
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