この新しい3Dプリントプロセスにより光ファイバーが安価になる可能性がある

出典: 3Dプリンティングビジネス情報

最近開発されたガラス光ファイバープリフォームロッドの3Dプリント方法は、光ケーブルの製造コストを大幅に削減できることが分かっています。この方法はオーストラリアのシドニー工科大学の研究者らによって開発され、その研究成果は最近「Optics Letters」誌に掲載された。彼らの新しい 3D 印刷プロセスにより、ガラス光ファイバーの製造コストが大幅に削減される可能性があると考えられています。これは、通信ネットワーク用の高価な光ファイバーケーブルの製造コストを削減するだけでなく、新しい設計とアプリケーションにもつながります。

研究チームを率いたジョン・カニング氏は、現在の製造工程では、旋盤上で中央で回転するチューブの中心にファイバーコアを正確に合わせる必要があり、非常に手間がかかると語った。新しいプロセスでは、プロセスの中で最も複雑な部分の 1 つである幾何学的要件の一部が緩和されます。「積層造形法では、繊維の形状を中央に配置する必要はありません」とジョン・カニング氏は言います。「これにより、繊維設計の最大の制限の 1 つがなくなり、繊維製造コストが大幅に削減されます。」

研究者らは、直接光投影（DLP）と呼ばれる3D印刷方法を使用して、シリカ繊維プリフォーム1プロセス製造を作成しました。研究者らは、この発明は3Dプリントされたプリフォームからポリマー材料を使用して繊維を作成した以前の研究からヒントを得たものだと述べている。これまで、ガラスの印刷には 1,900 度を超える高温が必要なため、このタイプの印刷プロセスでシリカを使用することは大きな課題でした。

「材料とナノ粒子の統合という新しい組み合わせのおかげで、シリカプリフォームを 3D プリントできる可能性を実証できました」とジョン・カニング氏は言います。石英ガラスを作成するために、ジョン・カニング氏と彼のチームは、ポリマーオブジェクトの作成に一般的に使用される DLP 3D プリンターを使用しました。このタイプの製造では、プリンターはデジタル光プロジェクターを使用して光反応性モノマーを重合します。

シリカオブジェクトを作成するには、プロセスと使用する材料を変更する必要があります。材料に関しては、研究者らは重量比で50パーセント以上の量のシリカナノ粒子を添加した。次に、コア用の穴が開いた3Dプリントの円筒形の物体を設計し、この穴にポリマーとナノ粒子の材料混合物を挿入しました。しかし、今回はレシピを変更し、シリカナノ粒子にゲルマノケイ酸塩を追加しました。これにより屈折率が高まり、さまざまなドーパントの統合が可能になると研究者らは述べている。

プロセスの次のステップでは、脱結合と呼ばれる独自の加熱プロセスが必要となり、材料混合物からポリマーが除去され、分子間力で結合したシリカナノ粒子だけが残ります。最後に、研究者らは温度をさらに上げることでナノ粒子を固体構造に融合し、これを描画タワーに挿入して再び加熱し、物体を引っ張って光ファイバーを製造します。

2 プロセスの商業化
「このプロセスを検証するために、研究者らは標準的なゲルマノケイ酸塩ファイバーと同等のプリフォームを作成しました。このプリフォームは、マルチモードまたはシングルモードの光ファイバーの作成に使用できます」とジョン・カニング氏は言います。確かに、最初に印刷したファイバーで高い光損失が観察されたため、彼らの研究には限界がありました。しかし、ジョン・カニング氏は、その後問題を特定し、解決に取り組んでいると述べた。

「光損失を抑えるためのさらなる改良により、この新しい方法は、従来の旋盤ベースのシリカ光ファイバー製造方法に取って代わる可能性がある」と、同氏はプレス声明で述べた。ジョン・カニング氏は、現在の製造プロセスをこのプロセスに置き換えることで、製造コストと材料コストを削減できるだけでなく、製造作業員が直面するトレーニングや危険要因も削減できるため、人件費も削減でき、全体的なコストを削減できると述べた。

チームは現在、この技術を改良し商業化するために、主流の商用光ファイバー製造会社との協力を目指しています。研究者らはまた、この分野の研究を加速し、新しい製造方法を推進したいと考えている。

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