新しいデュアル波長SLA 3D印刷技術:層間分離欠陥のない連続高速印刷を実現

新しいデュアル波長SLA 3D印刷技術:層間分離欠陥のない連続高速印刷を実現
この投稿は warrior bear によって 2024-4-24 21:50 に最後に編集されました。

2024年4月24日、アンタークティックベアは、サンディア国立研究所の研究者が、開環メタセシス重合(ROMP)とHM触媒によるDCPDモノマーを使用した新しい方法を導入するSWOMP(選択的二重波長オレフィンメタセシス3D印刷)と呼ばれる光硬化3D印刷技術を開発したことを知りました。
関連研究は、「オレフィンメタセシスを使用した連続積層造形」と題する論文として、Advances Science 誌に掲載されました。

論文リンク: https://onlinelibrary.wiley.com/doi/10.1002/advs.202200770
ステレオリソグラフィー (SLA) は長い間 3D プリントの分野における基礎技術となってきましたが、その限界により大規模導入の可能性が妨げられてきました。従来、SLA プリンターは単一の UV 光源とフリーラジカル重合 (FRP) 樹脂に依存していたため、層ごとの印刷プロセスが困難でした。その結果、オブジェクトは層状に印刷され、各層は前の層だけでなく、樹脂槽の底にある透明フィルム (FEP または類似のフィルム) にも付着します。その結果、フィルムから層が剥がれてしまうため、印刷プロセスを一時停止する必要があるだけでなく、印刷される部品に大きなストレスがかかります。
長年にわたり、研究者たちは数多くの解決策を開発してきましたが、その中でもサンディア国立研究所が発表したSWOMP(PRバージョン)と呼ばれる印刷技術は非常に革新的です。より一般的な FRP ベースの SLA 樹脂とは異なり、SWOMP 技術は開環メタセシス重合 (ROMP) を使用します。ROMP 自体は 1970 年代から市販されていますが、この方法以前は光重合と組み合わせて使用​​されていませんでした。モノマーとしてジシクロペンタジエン (DCPD) を選択し、光活性オレフィンメタセシス触媒として HeatMet (HM) を使用しました。これにより、UV に敏感になり、重合を選択的に不活性化するために使用できる光塩基発生剤 (PBG) が追加されます。従来の FRP 樹脂とは異なり、DCPD 材料は優れた強度を備えており、熱後硬化によって機械的特性を高めることができます。
HM を触媒として、DCPD をモノマーとして使用する SWOMP 化学の概要。 (画像提供:ジェフリー・C・フォスター他、Advanced Science、2022年、サンディア国立研究所)
DCPD の利点は、材料と結果として得られる物体が非常に強く、通常は完全な機械的特性を得るために熱的に後硬化される (この実験のドッグボーン試験片の場合は 250 °C で 30 秒間) ことです。同時に、Martin P. de Beers 氏とその同僚による 2019 年の Science Advances 論文で発表されたように、同じデュアル波長セットアップが連続 SLA 印刷に使用されました (https://www.science.org/doi/10.1126/sciadv.aau8723)。 FRP および ROMP 樹脂用の光抑制剤は、重合樹脂が透明フィルムや窓に付着するのを防ぐだけでなく、光抑制深度の局所制御により、デュアル波長 SLA は単一層に限定されず、1 回のパスでトポロジカル特徴全体を印刷できます。
SWOMP の重要なブレークスルーは、デュアル波長設定であり、これにより、層剥離の欠点なしに連続 SLA 印刷が可能になります。 SWOMP は、特定の深さでの重合を選択的に抑制することで、従来の SLA 方式を上回る前例のない印刷効率を実現します。
SWOMP手順。 (画像提供: サンディア国立研究所) その結果、この方法は、FRP をベースにした既存の単一波長 SLA や、剥がれず従来の SLA より何倍も速く印刷できる Carbon 独自の CLIP 技術とその酸素透過膜よりも優れた性能を発揮する可能性があります。現在、サンディア国立研究所は、この技術をさらに開発して商品化するためのパートナーを積極的に探しており、3D 印刷業界で広く採用されることを期待しています。層の剥がれをなくし、印刷速度を大幅に向上させる可能性を秘めたデュアル波長 SLA プリンターは、まもなく世界中の製造工場の定番となり、設計と製造に新たな可能性をもたらす可能性があります。
スウォンプ

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