KTH utvecklar 3D printning av glas

Presentation
Michael Fokine, universitetslektor inom laserfysik, Fredrik Laurell, avdelningschef på laserfysikavdelningen och Ursula Gibson, affilierad professor inom optiska material på KTH. Foto: Johan Marklund
Michael Fokine, universitetslektor inom laserfysik, Fredrik Laurell, avdelningschef på laserfysikavdelningen och Ursula Gibson, affilierad professor inom optiska material på KTH. Foto: Johan Marklund

Inom det femåriga SSF-finansierade projektet Laserbaserade 3D-printning och processning utvecklar laserfysikforskare på KTH nya egenskaper hos optiska material, inklusive nya strukturer i glas, optiska fibrer samt metoder för att bearbeta dem.

Mer precist handlar forskningen om att utveckla laserbaserade tillverkningsmetoder för glas och glaskompositer. De möjliga tillämpningsområdena för de nya materialen är många, men inkluderar bland andra tillverkning av integrerad fotonik, 3D-skrivare för biokompatibelt glas, optiska sensorer och system för medicinska diagnoser.
– Vi har lärt oss mycket om hur man kan forma och ändra sammansättningen i fiber av olika material, både vad gäller hybridmaterial och hybridstrukturer av glas. Hittills har vi framförallt utvecklat system och instrument, som vi nu kan använda för att göra speciella strukturer såsom solceller och avancerade fibrer. Det rör sig om en helt ny generation av fibrer samt laserformning av glas, säger Michael Fokine, universitetslektor inom laserfysik på KTH.

Integrerar halvledare i glasfibrer
Projektet har olika inriktningar som överlappar varandra och skapar synergieffekter, till exempel genom att integrera halvledare i glasfibrer. Inledningsvis arbetade gruppen främst med kisel, men nu används även germanium.
– Med våra nya fibrer med kärnor av halvledare kan vi exempelvis leda ljus med längre våglängder, vilket inom medicinen ger möjlighet till helt nya terapier och diagnosmetoder. De fibrer som kan användas för långvågig IR-transmission idag görs med giftiga material, men med våra fibrer kan det göras både ofarligt och billigt med kisel. I kiselfibrer kan man dessutom integrera elektronik med optiken, vilket är helt unikt, berättar Ursula Gibson, affilierad professor inom optiska material.

Uppnår nya strukturer
Förhoppningen är att etablera en miljö-vänlig, laserbaserad tillverkningsplattform i Sverige. Det är förvisso ett KTH-projekt, men gruppen har flera internationella samarbeten, i synnerhet när det gäller halvledarfibrer med Clemson University i South Carolina.
– Glas är ett komplext material, inte minst eftersom det kräver mycket höga temperaturer och har en utmanande viskositet. Vi arbetar i huvudsak med två olika printtekniker och olika former av materialet: pulver, vätska och fast form. Syftet är att göra glas mer flexibelt och uppnå nya strukturer samt att kombinera olika material. Det är något helt nytt, med enorma tillämpningsmöjligheter, avslutar Fredrik Laurell, avdelningschef på laserfysikavdelningen.

KTH – 3D-laserskrivare
Inom det SSF-finansierade projektet utvecklar laserfysikgruppen bl.a. en ny 3D-skrivare för glas. Möjliga tillämpningsområden inkluderar tillverkning av integrerad fotonik, optiska sensorer eller system för medicinsk diagnos, s.k. lab-on-a-chip-teknik. Målet med projektet är att etablera en miljövänlig, laserbaserad tillverkningsplattform för glas i Sverige för tillämpningar inom områden som medicin och energi.

E-post: fl@laserphysics.kth.se, mf@laserphysics.kth.se
Tel: 070-166 74 48, 070-166 74 76
www.aphys.kth.se/groups/laserphysics


Publicerad: 25 juni, 2019