Új anyagok bevezetése a 3D pornyomtatókhoz egy időigényes és szakértelmet megkövetelő feladat. A 3D-vel nyomtatott termék nem por alapú rendszerrel történő sikeres előállítása, az egyes paraméterek gondos megfigyelését és aktív módosítását egyaránt magában foglalja, beleértve az anyagok szemcseméretét és eloszlását, a kötőanyag és kötőanyag-aktivátor összetételét, a réteg vastagságát, a nyomtatás irányának felépítését és a szárítási időt. Viszont a kutatók az elmúlt években rengeteg új alapú rendszert fejlesztettek ki a 3D nyomtatáshoz. Ehhez a por alapú rendszert vették kiinduló pontnak, majd ezután kezdtek átállni új anyagok 3D nyomtathatóvá tételére is, mint például a kerámiák.
A mai technológia segítségével már képesek vagyunk olyan szilícium –dioxid tintákat előállítani, melyeket tudunk hőkezelni és 3D nyomtatni, hogy optikailag átlátszó üveg terméket tudjunk gyártani milliméteres pontossággal.
A nyomtatás alapanyaga folyadékban szuszpendált szilícium-dioxid-porból készül, és közvetlenül nyomtatják ki. A nyomtatott szerkezeteket ezután szárítjuk és jóval a szilícium-dioxid olvadáspont alatti hőmérsékletén színterezzük, az amorf, szilárd, átlátszó üvegszerkezetek kialakulásáig. Ez a technika lehetővé teszi a szokásos üveggyártási eljárásokkal korábban elérhetetlen átlátszó üvegszerkezetek bármely formában való gyártását.
Számos fejlett gyártási módszer, például ömledék lerakás, szál betáplálás, „binder jetting” bebizonyítottak már az összetett üvegszerkezetek előállításában. Ezeknek a módszereknek azonban vannak korlátaik. A „binder jetting” során a szinterelt üvegek törékenyek lehetnek, és az egyenetlen sűrűségeloszlás miatt átlátszatlannak tűnhetnek. Az üveg közvetlen nyomtatásához magas hőmérsékletekre van szükség a szilícium-dioxid alapanyag megolvasztásához, így olyan szálakat eredményeznek, amelyek érzékenyek a hőhatásokra, és nem képesek teljesen beleolvadni a kívánt szerkezetbe, ami korlátozhatja a nyomtatási sebességet és a nyomtatott részek felületi minőségét. A „soft replication moulding”-nál nem lehet rést megillető tulajdonságokat előállítani, és a pszeudo-3D tárgyakat (vagyis a vékonyan öntött lemezek egymásra rakott részeit) csak olyan pontos igazító rétegekkel lehet létrehozni, amelyeket a hőkezelés során kell összeragasztani. Ezen módszerek egyike sem bizonyítja, hogy olyan üveget állít elő, amely egyidejűleg átlátszó, szabad formájú és 3D-s és milliméteres pontossággal rendelkezik.
Kidolgoztak egy két részből álló eljárást (formázás és színterelés), amely közvetlen nyomtatást (DIW) használ az optikailag átlátszó üvegszerkezetek 3D nyomtatásához, submilliméteres pontossággal. A DIW egy rétegenkénti összeszerelési technika, amelyben a nyírásra híguló alapanyagokat egy fúvókán keresztül extrudálják egy programozható mintázatban, amelyen a tinták gyorsan megszilárdulnak gélesedés, párologtatás vagy hőmérsékletindukált fázisváltás révén. . A DIW-t széles körben alkalmazták, például polimer optikai hullámvezetőkben, komplex állványokban, és öngyógyító anyagokban.
