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Glas-3D-Druck (LGM): transparente Bauteile aus Quarzglas
Beim Glas-3D-Druck mit Lithography-based Glass Manufacturing (LGM) entstehen Bauteile aus Quarzglas. Auf dem PROTIQ Marketplace basiert das Verfahren auf der Technologie von Glassomer: Ein flüssiges Komposit aus feinem Glaspulver und lichtaushärtendem organischem Bindemittel wird per Stereolithografie Schicht für Schicht belichtet. Der so gedruckte Grünling wird anschließend entbindert und gesintert – dabei entsteht ein Bauteil aus echtem Glas.
Weil die Form im 3D-Druck entsteht, lassen sich komplexe Geometrien – auch Kanäle und Hohlräume mit Öffnungen – ohne Werkzeug fertigen. Das gesinterte Quarzglas ist transparent, hat eine maximale Einsatztemperatur von 1.000 °C und dehnt sich bei Wärme kaum aus. Glas-3D-Druck eignet sich damit für Prototypen, Einzelteile und Kleinserien aus Glas, die sich konventionell nur mit großem Aufwand herstellen ließen.
Glas-3D-Druck auf einen Blick
- Verfahrensprinzip
- Stereolithografische Belichtung eines flüssigen Glas-Komposits, anschließend Entbindern und Sintern zu Glas
- Werkstoff
- Quarzglas (Fused Silica), Reinheit 99,9 %
- Max. Bauteilgröße
- 164 × 90 × 150 mm
- Wandstärke
- 0,8 bis 5 mm
- Stückzahl
- 1 bis 10.000 Stück pro Jahr, je nach Geometrie
Richtwerte, keine zugesicherten Eigenschaften. Maßgeblich sind die Angaben des Anbieters im Bestellprozess bzw. im Angebot.
So funktioniert’s
Wie funktioniert der Glas-3D-Druck?
Ausgangsmaterial ist ein flüssiges Komposit aus feinem Glaspulver und einem lichtaushärtenden organischen Bindemittel. Es wird per Stereolithografie Schicht für Schicht belichtet; an den belichteten Stellen härtet das Bindemittel aus – es entsteht ein weißlich-trüber Grünling. Bei rund 600 °C wird das Bindemittel entfernt (Entbindern), bei rund 1.300 °C verdichten sich die Glaspartikel zu dichtem, transparentem Quarzglas (Sintern).
- 1 Lichtquelle (z. B. Projektor) belichtet den Querschnitt, hier von unten durch den transparenten Wannenboden
- 2 Wanne mit flüssigem Komposit aus Glaspulver und lichtaushärtendem Bindemittel
- 3 Bauplattform taucht in das Material ein und hebt sich nach der Belichtung wieder an
- 4 Grünling: Glaspartikel in ausgehärtetem Bindemittel, weißlich-trüb, hier kopfüber an der Plattform aufgebaut
- 5 Stützstrukturen verbinden Bauteil und Bauplattform
- 6 Grünling nach dem Druck
- 7 Entbindern bei rund 600 °C: das Bindemittel wird entfernt, ein poröser Glaskörper bleibt zurück
- 8 Sintern bei rund 1.300 °C: die Glaspartikel verdichten sich zu transparentem Quarzglas, das Bauteil schrumpft gleichmäßig
- Daten vorbereiten Das 3D-Modell wird ausgerichtet, mit Stützstrukturen versehen, um die Sinterschwindung vergrößert und in Schichten zerlegt.
- Drucken Schicht für Schicht wird der Querschnitt belichtet, das Komposit härtet an diesen Stellen aus.
- Grünling reinigen Der Grünling wird von der Bauplattform gelöst und von überschüssigem Material befreit. Er verhält sich ähnlich wie Kunststoff, Stützstrukturen lassen sich daher einfach entfernen.
- Entbindern In einem Ofen wird das Bindemittel bei rund 600 °C entfernt. Zurück bleibt ein poröser Körper aus Glaspartikeln.
- Sintern Bei rund 1.300 °C verdichten sich die Glaspartikel zu dichtem, transparentem Quarzglas. Die Form bleibt erhalten, das Bauteil schrumpft gleichmäßig in alle Richtungen – die Schwindung wird bei der Datenaufbereitung eingerechnet.
- Oberfläche Unbeschichtet bleiben die Druckschichten auf der Oberfläche sichtbar. Eine Beschichtung glättet die Oberfläche und erhöht die Transparenz, verringert aber die Maßgenauigkeit.
3D-Druck oder konventionell?
Wann lohnt sich Glas-3D-Druck statt konventioneller Glasbearbeitung?
Konventionell werden Quarzglasbauteile aus Halbzeugen geschliffen, gebohrt und poliert oder bei sehr hohen Temperaturen heiß umgeformt – das ist aufwendig, und komplexe Innengeometrien sind kaum möglich. Der Glas-3D-Druck baut das Bauteil direkt aus den 3D-Daten auf. Das lohnt sich vor allem bei komplexen Geometrien, Prototypen und kleinen Stückzahlen.
| Glas-3D-Druck | Konventionelle Glasbearbeitung | |
|---|---|---|
| Werkzeug | keine Form und kein Werkzeug nötig | Form, Werkzeug oder aufwendige Bearbeitung nötig |
| Geometrie | komplexe Formen, auch Kanäle und Hohlräume mit Öffnungen, möglich | durch Werkzeug, Schleifen und Umformen eingeschränkt |
| Maßgenauigkeit | ± 250 µm (unbeschichtet), ± 500 µm (beschichtet) | durch Schleifen und Polieren sehr enge Toleranzen möglich |
| Stückzahl | 1 bis 10.000 Stück pro Jahr, je nach Geometrie | Formgebung mit Werkzeug lohnt sich vor allem bei großen Stückzahlen, Einzelteile erfordern aufwendige Bearbeitung |
Welcher Weg für Ihr Bauteil besser passt, hängt von Geometrie, Größe, Genauigkeit und Stückzahl ab. Laden Sie Ihre Datei hoch und sehen Sie die verfügbaren Angebote im Konfigurator – oder sprechen Sie uns an, wenn Sie Ihr Projekt besprechen möchten.
↑ Zur ÜbersichtVorteile
Was sind die Vorteile von Glas-3D-Druck?
Glas-3D-Druck verbindet die Gestaltungsfreiheit des 3D-Drucks mit den Eigenschaften von Quarzglas: transparent, temperaturbeständig und beständig gegenüber den meisten Chemikalien.
Echtes Quarzglas
Nach dem Sintern besteht das Bauteil aus Quarzglas mit einer Reinheit von 99,9 %.
Transparent
Die Bauteile sind transparent. Eine Beschichtung glättet die Oberfläche und erhöht die Transparenz zusätzlich.
Temperaturbeständig
Die maximale Einsatztemperatur des gesinterten Quarzglases liegt bei 1.000 °C.
Kaum Wärmeausdehnung
Der thermische Ausdehnungskoeffizient liegt mit 0,52 · 10−6/K nahe null.
Beständig und langfristig klar
Quarzglas ist gegenüber den meisten Säuren und Lösungsmitteln beständig und bleibt langfristig klar, ohne zu vergilben – anders als viele transparente Kunststoffe.
Komplexe Formen ohne Werkzeug
Kanäle und Hohlräume mit Öffnungen sowie freie Formen entstehen direkt aus den 3D-Daten – die Machbarkeit hängt von Länge und Durchmesser ab.
Werkstoff
Aus welchem Glas bestehen 3D-gedruckte Glasbauteile?
Auf dem PROTIQ Marketplace werden im Glas-3D-Druck Bauteile aus Quarzglas (Fused Silica) mit einer Reinheit von 99,9 % angeboten. Gefertigt werden sie mit der Technologie von Glassomer.
Quarzglas besteht nahezu vollständig aus Siliziumdioxid. Es ist hart, temperaturbeständig, gegenüber den meisten Säuren und Lösungsmitteln beständig und dehnt sich bei Erwärmung kaum aus. Flusssäure und starke Laugen greifen Quarzglas allerdings an. Welche Optionen aktuell verfügbar sind, sehen Sie nach dem Hochladen im Konfigurator – dort finden Sie auch das Datenblatt des Anbieters.
Kennwerte von Quarzglas aus dem 3D-Druck
| Eigenschaft | Wert |
|---|---|
| Glasart / Reinheit | Quarzglas (Fused Silica) / 99,9 % |
| Dichte | 2,2 g/cm³ |
| Vickershärte | 980 HV |
| Biegefestigkeit | 115 MPa |
| Thermischer Ausdehnungskoeffizient | nahe null (0,52 · 10−6/K) |
| Max. Temperatur | 1.000 °C |
Werte aus dem Datenblatt auf dem PROTIQ Marketplace (Stand 11/2024); eine Zusicherung von Eigenschaften ist damit nicht verbunden. Die Werte hängen von Prozessführung und Bauteilgeometrie ab. Maßgeblich sind die Angaben des Anbieters.
↑ Zur ÜbersichtTechnische Daten
Welche technischen Daten und Konstruktionsregeln gelten für Glas-3D-Druck?
Glasbauteile können bis zu 164 × 90 × 150 mm groß sein. Die Wandstärke liegt zwischen 0,8 und 5 mm, Bohrungen sind ab 0,7 mm Durchmesser möglich. Die Toleranzen betragen ± 250 µm bei unbeschichteten und ± 500 µm bei beschichteten Bauteilen.
| Merkmal | Wert |
|---|---|
| Max. Bauteilgröße | 164 × 90 × 150 mm (X × Y × Z); beim Hochladen wird automatisch geprüft, ob das Bauteil in den Bauraum passt |
| Wandstärke | min. 0,8 mm, max. 5 mm |
| Bohrungen | Durchmesser ab 0,7 mm |
| Toleranzen unbeschichtet | ± 250 µm (X, Y, Z) |
| Toleranzen beschichtet | ± 500 µm (X, Y, Z) |
| Oberfläche unbeschichtet | höchste Maßgenauigkeit, Druckschichten bleiben sichtbar |
| Oberfläche beschichtet | glatte Oberfläche und höhere Transparenz, geringere Maßgenauigkeit |
| Stückzahl | 1 bis 10.000 Stück pro Jahr, je nach Geometrie |
| Dateiformate | STL, STEP |
Werte aus dem Datenblatt auf dem PROTIQ Marketplace (Stand 11/2024). Die Toleranzen können sich je nach Bauteilgeometrie ändern. Maßgeblich sind die Angaben des Anbieters im Bestellprozess bzw. im Angebot.
Wie lang dürfen Überhänge ohne Stütze sein?
Wie lang ein Überhang ohne Stützstruktur sein darf, hängt von seinem Winkel α zur Horizontalen ab: Je flacher der Überhang, desto kürzer muss er sein.
| Winkel α zur Horizontalen | Max. Überhanglänge L ohne Stütze |
|---|---|
| unter 30° | 1 mm |
| 30° bis unter 50° | 15 mm |
| 50° bis 90° | 40 mm |
Darauf sollten Sie bei der Konstruktion achten
- Wandstärke einhalten Planen Sie Wände zwischen 0,8 und 5 mm. Dünnere Wände sind nicht vorgesehen, massivere Bereiche sollten Sie aufteilen oder aushöhlen.
- Überhänge begrenzen Flache Überhänge sind nur kurz ohne Stütze möglich. Steilere Flächen (50° bis 90°) dürfen bis zu 40 mm überhängen.
- Bohrungen nicht zu klein Bohrungen und Kanäle sollten mindestens 0,7 mm Durchmesser haben und Öffnungen besitzen, damit überschüssiges Material entfernt werden kann.
- Oberfläche nach Zweck wählen Kommt es auf Maßgenauigkeit an, ist unbeschichtet die bessere Wahl. Für glatte, möglichst transparente Oberflächen ist die Beschichtung sinnvoll.
- Radien statt scharfer Kanten Glas ist hart, aber spröde. Scharfe Kanten und Kerben wirken als Schwachstellen – planen Sie Radien an Kanten und Innenecken ein.
- Funktionsflächen klären Für Passungen oder optische Anforderungen sprechen Sie uns vor der Bestellung an – je nach Anforderung kann eine Nachbearbeitung nötig sein.
Grenzen & Alternativen
Wann ist ein anderes Verfahren die bessere Wahl?
- Maßgenauigkeit Mit ± 250 µm (unbeschichtet) bzw. ± 500 µm (beschichtet) eignet sich Glas-3D-Druck nicht für sehr enge Toleranzen ohne Nachbearbeitung.
- Bauteilgröße und Wandstärke Bauteile sind auf 164 × 90 × 150 mm und Wandstärken von 0,8 bis 5 mm begrenzt. Massive Glasteile sind nicht möglich.
- Oberfläche Unbeschichtet bleiben die Druckschichten sichtbar. Für optische Anwendungen mit hohen Anforderungen an die Oberfläche klären Sie die Eignung bitte vorab mit uns.
- Sprödigkeit Glas ist hart, aber spröde. Für stoß- oder schlagbelastete Bauteile sind andere Werkstoffe meist besser geeignet.
| Verfahren | Stärken | Kann die bessere Wahl sein, wenn … |
|---|---|---|
| Keramik-3D-Druck (LCM) | Bauteile aus technischer Keramik mit hoher Festigkeit und Härte | … Festigkeit und Härte wichtiger sind als Transparenz |
| Stereolithographie (SLA) | Feine Details und glatte Oberflächen in Kunststoff | … ein Prototyp oder Anschauungsmodell aus Kunststoff genügt |
Lithography-based Glass Manufacturing (LGM) und weitere genannte Verfahrens-, Werkstoff-, Marken- und Firmenbezeichnungen sind Marken bzw. Bezeichnungen ihrer jeweiligen Inhaber. Die Nennung dient nur der Beschreibung des Verfahrens bzw. der Werkstoffe.
↑ Zur ÜbersichtAnwendungen
Wofür wird Glas-3D-Druck eingesetzt?
Glas-3D-Druck kann sich für Bauteile eignen, bei denen Transparenz, Temperaturbeständigkeit oder chemische Beständigkeit gefragt sind – etwa für Prototypen aus Glas wie Flaschen- und Verpackungsdesigns, die ohne teure Glasformen getestet werden sollen, für Funktionsbauteile, Komponenten in Forschung und Entwicklung sowie für Design-Objekte, Kunst und Schmuck. Auch in Bereichen wie der Medizintechnik wird Quarzglas eingesetzt.
↑ Zur ÜbersichtBestellen
Wie bestelle ich Glasbauteile aus dem 3D-Druck?
Laden Sie Ihre 3D-Datei hoch, wählen Sie Werkstoff und Verfahren und sehen Sie die verfügbaren Angebote.
- Datei hochladen Laden Sie Ihre 3D-Daten im Konfigurator hoch. Dabei wird automatisch geprüft, ob das Bauteil in den Bauraum passt.
- Werkstoff wählen Wählen Sie aus über 160 Materialien und über 12 Verfahren – zum Beispiel Quarzglas im Glas-3D-Druck.
- Angebot prüfen In der Regel sehen Sie sofort Preis und Produktionszeit der verfügbaren Anbieter.
- Bestellen Sie bestellen zum ausgewählten Preis direkt online.
Ist eine Option nicht direkt auswählbar, fragen Sie gern bei uns an.
↑ Zur ÜbersichtFAQ
Häufig gestellte Fragen zum Glas-3D-Druck
Wie funktioniert Glas-3D-Druck?
Ein flüssiges Komposit aus Glaspulver und lichtaushärtendem Bindemittel wird per Stereolithografie Schicht für Schicht belichtet. Der gedruckte Grünling wird anschließend bei rund 600 °C entbindert und bei rund 1.300 °C zu dichtem Quarzglas gesintert.
Kann man Quarzglas im 3D-Druck herstellen?
Ja. Nach dem Sintern besteht das Bauteil aus Quarzglas (Fused Silica) mit einer Reinheit von 99,9 %. Das Bindemittel aus dem Druck wird beim Entbindern thermisch entfernt.
Wie groß dürfen Glasbauteile aus dem 3D-Druck sein?
Bis zu 164 × 90 × 150 mm. Beim Hochladen wird automatisch geprüft, ob Ihr Bauteil in den Bauraum passt.
Wie genau sind 3D-gedruckte Glasbauteile?
Die Toleranzen betragen ± 250 µm bei unbeschichteten und ± 500 µm bei beschichteten Bauteilen. Je nach Geometrie können sie abweichen.
Wie transparent sind 3D-gedruckte Glasbauteile?
Die Bauteile sind transparent. Unbeschichtet bleiben die Druckschichten auf der Oberfläche sichtbar. Beschichtete Bauteile erreichen die höchste Transparenz, sind aber weniger maßgenau.
Welche Wandstärken sind im Glas-3D-Druck möglich?
Die Wandstärke liegt zwischen 0,8 und 5 mm. Bohrungen sind ab einem Durchmesser von 0,7 mm möglich.
Was kostet ein Glasbauteil aus dem 3D-Drucker?
Der Preis hängt unter anderem von Bauteilvolumen, Größe, Oberflächenausführung und Stückzahl ab. Nach dem Hochladen Ihrer Datei sehen Sie im Konfigurator in der Regel sofort die Preise der Anbieter.
