Glas är allmänt förekommande i högteknologiska produkter inom optik, telekommunikation, kemi och medicin, och i vardagliga föremål som flaskor och fönster. Dock, formglas är huvudsakligen baserat på processer som smältning, slipning eller etsning. Dessa processer är decennier gamla, tekniskt krävande, energikrävande och starkt begränsade vad gäller de former som kan realiseras. För första gången, ett team under ledning av prof. Dr. Bastian E. Rapp från laboratoriet för processteknologi vid institutionen för mikrosystemteknik vid universitetet i Freiburg, i samarbete med den Freiburg-baserade uppstarten Glassomer, har utvecklat en process som gör det möjligt att enkelt forma glas, snabbt och i nästan vilken form som helst med hjälp av formsprutning. Forskarna presenterade sina resultat i tidskriften Vetenskap .

"I årtionden, glas har ofta varit andrahandsvalet när det kommer till material i tillverkningsprocesser eftersom dess framställning är för komplicerad, energikrävande och olämpliga för att producera högupplösta strukturer, " förklarar Rapp. "Polymerer, å andra sidan, har tillåtit allt detta, men deras fysiska, optisk, kemiska och termiska egenskaper är sämre än glas. Som ett resultat, vi har kombinerat polymer- och glasbearbetning. Vår process kommer att tillåta oss att snabbt och kostnadseffektivt ersätta både massproducerade produkter och komplexa polymerstrukturer och komponenter med glas."

Formsprutning är den viktigaste processen inom plastindustrin och möjliggör snabb och kostnadseffektiv tillverkning av komponenter i så kallad hög genomströmning i nästan alla former och storlekar. Transparent glas har inte kunnat gjutas i denna process förrän nu. Med den nyutvecklade Glassomer formsprutningstekniken från ett specialgranulat designat internt, det är nu möjligt att även forma glas med hög genomströmning vid bara 130 °C. De formsprutade komponenterna från 3D-skrivaren omvandlas sedan till glas i en värmebehandlingsprocess:Resultatet är rent kvartsglas. Denna process kräver mindre energi än konventionell glassmältning, vilket resulterar i energieffektivitet. De formade glaskomponenterna har en hög ytkvalitet, så att efterbehandlingssteg som polering inte krävs.

De nya designerna som möjliggörs av Glassomers glasformsprutningsteknologi har ett brett spektrum av applikationer från datateknik, optik och solteknik till ett så kallat lab-on-a-chip och medicinsk teknik. "Vi ser stor potential speciellt för små högteknologiska glaskomponenter med komplicerade geometrier. Förutom transparens, den mycket låga expansionskoefficienten hos kvartsglas gör också tekniken intressant. Sensorer och optik fungerar tillförlitligt vid alla temperaturer om nyckelkomponenterna är gjorda av glas, " förklarar Dr Frederik Kotz, gruppledare vid Laboratory of Process Technology och Chief Scientific Officer (CSO) på Glassomer. "Vi har också kunnat visa att mikrooptiska glasbeläggningar kan öka effektiviteten hos solceller. Denna teknik kan nu användas för att producera kostnadseffektiva högteknologiska beläggningar med hög termisk stabilitet. Det finns en rad kommersiella möjligheter för den."

Teamet kring Frederik Kotz och Markus Mader, doktorand vid Laboratoriet för processteknik, löst tidigare existerande problem vid formsprutning av glas såsom porositet och partikelnötning. Dessutom, nyckelprocessstegen i den nya metoden utformades för att använda vatten som basmaterial, göra tekniken mer miljövänlig och hållbar.