新しい3Dプリント技術は「大きな物体」を素早く生産できる

出典：中国科学日報

2019年10月17日、イリノイ州エバンストンのノースウェスタン大学のミルキン氏とその同僚は、これまでで最大の物体を高速で印刷できる3Dプリンターを発明したと発表した。この開発は自動車や航空機部品の製造に革命をもたらし、デシモーネ氏の事業を弱体化させる可能性がある。それでも、デシモーネ氏は「この分野で革新が起きるのを見るのは楽しい」と語った。同氏は競争については心配していないと述べ、顧客向けの完成品を生産する上でプリンターのサイズは「ほんの始まりに過ぎない」と指摘した。ミルキンの技術が市場でその価値を証明するには、まだ長い道のりが残っている。

CLIP テクノロジーしかし、この研究には関わっていないミネソタ大学ミネアポリスの化学者マイケル・マカルパイン氏は、この成果を「かなり大きな進歩」と評した。 3D プリントは 1980 年代初頭に始まりました。現在、最も一般的なバージョンでは、光を使用して液体プラスチック樹脂を層ごとに硬化させて固体にします。最初の層が硬化してプリンターから取り外されると、プロジェクターは新しい層にパターンを照射し、硬化後に最初の層に接続されます。 3D プリンターは、ほとんどの従来の製造プロセスよりも複雑なデザインを作成できるほどの精度を備えています。

しかし、初期の 3D プリントは速度が遅く、コーヒーカップほどの大きさのオブジェクトを作成するのに 1 日の大半を要したことも珍しくありませんでした。もう 1 つの問題は、層間のインターフェースが構造的に非常に弱く、最終製品が壊れやすくなることです。

重要な進歩は2015年に起こりました。当時ノースカロライナ大学チャペルヒル校にいたデシモーネ氏とその同僚が、サイエンス誌に連続液体界面生産（CLIP）と呼ばれる3Dプリンティングの新たな進歩を報告したのです。この方法では、窓を通して液体樹脂が満たされた領域に紫外線を照射します。同時に、この窓により酸素が液体に拡散し、そこに凝固を防ぐ薄い「死角」が形成されます。

この領域では、光が液体樹脂を固体に硬化させます。機械装置が液体樹脂から成長する固形物をゆっくりと引き出し、界面がなかった部分に追加の材料が固まって付着できるようにします。その結果、従来の方法よりも構造的に強固な製品が完成します。

この研究が発表されて以来、デシモーネ氏とカリフォルニア州レッドウッドシティに拠点を置く彼の会社は6億8000万ドル以上を調達し、自動車部品から運動靴、歯科インプラント、フットボール用ヘルメットまで幅広い製品についてアディダス、フォード、リーデルなどの企業と製造契約を結んだ。

ただし、CLIP テクノロジーにも制限があります。 1 つの問題は、硬化プロセスで熱が放出され、印刷された部品が歪んだり割れたりする可能性があることです。熱を効果的に放散するために、製品の断面積は 41.4 cm x 25.9 cm より大きくすることはできません。現在、ミルキン氏のチームは、液体樹脂の下に液体冷却剤を循環させ、それを冷却装置に通すことで、成長中のプリントから直接熱を取り出すことができると報告している。

これにより、わずか数時間で大人サイズの3Dオブジェクトを印刷することが可能になったと、研究者らは本日、サイエンス誌に発表した。ミルキン氏は、この技術は、並べて設置した4台のプロジェクターからの光を使って、断面積が1平方メートル近く、高さが4メートルを超える物体を印刷できると指摘。彼らはこのプロセスを「タイリング」と呼んでいる。

ミルキン氏は、将来的にはプロジェクターを追加することで、より大きな物体を印刷できるようになるだろうと語った。「理論上、私たちの技術には限界がない」とミルキン氏は語った。現在、ミルキン氏と彼の同僚は、この印刷技術を商業化するために、Azul 3Dという会社を設立した。同社は現在試作品を改良中で、18か月以内に3Dプリンターの販売を開始する予定だ。

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