徹底解説：ホログラフィック光硬化3Dプリント技術、3本のレーザービームが同時に3次元を露光、深セン莫芳の科学者が参加

3D プリンティングはますます受け入れられるようになっています。しかし、この新しい製造技術の速度はまだ改善の余地があり、大きな物体の場合は印刷に数時間かかる可能性があることを認めなければなりません。しかし、おそらくこの悩みはすぐに解消されるだろう。米国ローレンス・リバモア国立研究所（LLNL）の研究チームが、3Dプリントの速度を数百倍に高める新しい方法を発見したからだ。中国深センのMofangという会社の科学者もこの技術に関わっています。

▲アニメーションの原理。緑はレーザービーム、白は樹脂タンク、黒はリフレクターです。 3 つのレーザービームが交差する場所に、印刷されたオブジェクトのホログラフィックイメージが生成されます。
▲実際の印刷工程では、ホログラムが立方体の格子になっているのがわかります
▲印刷プロセス全体は10秒未満で完了し、完了後に樹脂を吸い出すことができます。
▲その他の印刷サンプル

この方法はレーザーホログラフィック投影を採用しています。簡単に言うと、3 本のレーザー光線を使用して感光性樹脂を XYZ 方向から同時に照射し、その中に物体のホログラムを生成し、樹脂を空間内で直接硬化させて印刷を完了します。この新しい方法は、従来の階層化印刷および積み重ね方法ではないため、非常に高速で、わずか 10 秒でオブジェクトを印刷できます。

LLNL の Maxim Shusteff 博士は、この新しい方法では、ギザギザや段差のある表面など、剥離による欠陥が発生しないため、既存の 3D 印刷技術を大幅に改善できると考えています。「この方法で印刷された物体の表面はまだ十分に滑らかではありませんが、この問題を解決するための概念的な障壁を突破しました。さらに、これは既存の3D印刷方法を時代遅れにするのではなく、それらをより強力にする新しいツールになると信じています。」

「私たちは、数秒で3Dオブジェクトを生成できる新しい技術を実証しています。スタートレックのレプリケーターではありませんが、私の知る限り、デジタル世界のデザインを現実に持ち込む最も速い方法です」と、研究開発に参加したMIT機械工学准教授のXuanlai Fang氏は語った。「プロセス全体は、エンジニアリング図面の逆のようなものです。エンジニアリング図面では、3Dモデルを上面図、正面図、側面図で示します。この新しい技術では、オブジェクトの3つのビューを樹脂タンクの3つの側面から送信し、樹脂の中で重ね合わせます。この部分の樹脂が固まり、必要な形状を瞬時に形成します。」

ファン・シュアンライ教授は、中国深センの3Dプリント会社であるBMF Materialsの主任科学者でもあることは特筆に値します。 BMF Materialsはマイクロナノ3Dプリントで有名で、超高精度、大判マイクロ3Dプリントの世界的な技術的難題を突破し、現在中国で唯一、大規模なマイクロナノ3Dプリントを実現できる企業です。 2017年10月20日に上海で開催された第2回SAMA国際フォーラムで、Antarctic Bearは3Dプリントされたマイクロナノスケールのモデルを見学しました。

実際、エッフェル塔のモデルの詳細は、このような小さなサイズ内でも維持されています。これは、BMF 材料の誕生以前には想像もできなかったことです。従来の FDM、SLA、DLP、SLS、SLM などの技術プロセスでは実現できなかったからです。

2017年8月18日、深セン莫芳材料は深セン資本グループが主導する6,000万人民元のシリーズA資金調達ラウンドを完了しました。以前、2016年6月にMofang MaterialsはSonghe Capital、Yimeng Capital、Guangzhihua Fundから2,700万人民元のエンジェル資金調達ラウンドを受けた。

エッフェル塔はモロッコの技術力の一例に過ぎませんが、モロッコでは実際に PμLSE (投影型マイクロステレオリソグラフィー) 技術を使用して、さまざまな用途の製品を数多く生み出しています。

△上の写真は、PμSLE（表面投影型マイクロステレオリソグラフィー）技術に基づいて作られたマイクロナノ3Dプリントバイオリアクターです。この装置は、マイクロキャピラリーの密度を制御することで酵母細胞の増殖を促進することができます。この研究成果は、2009年に夏春光博士と方玄来教授がBMMDで共同発表した論文「毛細管を備えた3D微細加工バイオリアクター」によるものです。

△ 極小ヒト血管モデル

△血管ステントは、グリッド線の厚さが97ミクロンから185ミクロンの複雑なグリッドで構成されています。このような複雑な3Dプリント血管ステントは現在、アメリカのトップ大学とモロッコの設備でのみ製造可能です。血管ステントは、モロッコのP140印刷装置を使用して、10ミクロンの精度で直接完成できます。

△精密コネクタ、コネクタの中央に外径0.3mm、壁厚25ミクロンの穴があり、従来の技術では製造できません。現在、精密コネクタは精密電子機器業界（携帯電話、ノートパソコン、精密機器など）で広く使用されており、コネクタとも呼ばれています。
もう一つの非常に重要な突破口は、BMF Materialsが3Dプリント技術で光学レンズを製造したことです。2017年9月2日、BMF Materialsは北京同仁病院-国立眼科診断治療機器工学技術研究センターと戦略的協力協定を締結し、「国立眼科工学センター-BMF-光学レンズマイクロナノ3Dプリント技術共同実験室」を共同で設立すると発表しました。この実験室は、マイクロナノスケールの3Dプリント光学レンズの開発と応用に専念し、わが国の眼科治療機器の研究開発と製造における技術ギャップを埋め、この分野の科学研究の困難を共同で克服します。

これらの素晴らしい製品は、BMF MaterialsがPμSL（投影型マイクロ光造形）技術を使用して独自に開発した3DプリンターnanoArchTM-P110（2ミクロン、単一材料システム）、nanoArchTM-P120（500ナノメートル、マルチ材料システム）、nanoArchTM-P140（10ミクロン精度）によって作られています。

この3Dプリント技術が中国で導入されれば、同国の精密加工、複雑な光学レンズ、マイクロ流体制御部品、高温セラミック、4Dプリント、人工生物組織工学、航空宇宙などの分野に新たなソリューションがもたらされることは間違いないだろう。より具体的な例を挙げると、将来、272 度のメガネをかける必要が生じたとき、250 度のレンズか 300 度のレンズのどちらを選ぶか悩む必要がなくなります。BMF マテリアルが、カスタマイズされた 272 度のレンズを 3D プリントできるからです。

BMFのマイクロナノ3Dプリント技術にご興味がある方、またはBMFと協力したい方は、WeChatのAntarctic Bearまでご連絡ください：xiong3dp

Digital Trendsより引用

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