ジョンズ・ホプキンス大学が新しい言語コードT-Codeを開発：3Dプリントヘッドの機能と速度を向上

2025年1月31日、南極ベアは、ジョンズ・ホプキンス大学が3Dプリント技術の継続的な開発において再び新たな進歩を遂げたことを知りました。研究者のヨッヘン・ミューラー氏とサラ・プロプスト氏が率いるチームは、T-Code (タイムコード) と呼ばれる新しい 3D 印刷言語を開発しました。これは、従来のプログラミング言語から補助的な制御を切り離すことで 3D 印刷機能を強化する革新的なアプローチです。

△Tコードは、標準のGコードコマンドを2つの調整されたトラックに分割します。1つは印刷パスの指示用、もう1つは基本的なプリントヘッド機能用です。
Tコードにより印刷速度、精度、汎用性が向上

ダイレクトインクライティング (DIW) は、現代の付加製造の中心であり、その汎用性と複雑で多機能な構造を作成できる能力で知られています。しかし、このアプローチの有効性は、ほとんどの 3D プリンターで使用される言語である G コードの厳格なフレームワークによって妨げられています。 G コードを行ごとに実行すると、二次コマンド (材料の流れや硬化プロセスを制御するコマンドなど) によって新しい命令ごとにプリンターの動作が強制的に停止されるため、意図せず欠陥が発生し、印刷時間が長くなる可能性があります。

上の画像は、印刷中の材料またはフィラメントの 1 本の連続したラインと、G コードを使用した補助コマンドによって頻繁に停止および中断される様子を示しています。対照的に、T コードには 1 つの途切れないフィラメントも表示されます。 T コードを使用して印刷された格子構造は印刷欠陥が減少する (関連研究ポータル)
研究者たちは、新しい言語の助けを借りて、こうした気を散らすものを排除したいと考えている。 T コードの革新的なアーキテクチャにより、3D プリンターは、滑らかなカラーグラデーションや動的な素材の切り替えなど、複雑な動作や機能を同期して実行できるようになります。 Python スクリプトを使用して実装されたこの並列処理アプローチにより、頻繁な一時停止により従来の印刷プロセス中に発生する速度低下や欠陥が大幅に削減されます。

さらに、T コードは時間を節約するだけでなく、生産可能なコンポーネントの範囲も拡大します。ジョンズ・ホプキンス大学の研究者たちは、この新しいコードが、例えばウェアラブル電子機器からカスタマイズされた義肢に至るまで、生物医学、光学、機械工学、電子工学の分野で高性能部品を製造する上で大きな可能性を秘めていると考えている。

T コードは、印刷の高速化と欠陥の減少に加えて、機能グレーディングの新たな道を開き、フィラメントの直径や材料の組成などの特性を印刷パスに沿って動的に変更できるようにします。この機能により、設計者は複数回の実行や複雑な後処理を必要とせずに、1 回の印刷パスで剛性、強度、エネルギー吸収などの機械的特性を最適化できます。空間ではなく時間内で正確に変更を加えることができるため、結果として得られるパーツには、段階的な塗りつぶしやシームレスな色の変化などの高度な機能を実現できます。

△Tコードは、材料の切り替えなどの補完的な機能とプリンターの動きを同期させます。
Tコードは並行生産と材料の多様性を促進します

全体として、研究者は大量カスタマイズ生産における T コードの拡張性を特に強調しました。プリントヘッド制御は連続的なため、スイッチやコマンドごとに動作を中断する必要はありません。複数のプリントヘッドを並行して操作することができ、各プリントヘッドは独立して同期してタスクを実行します。この並列化により、特に大量のコンポーネントの生産や、異なる材料特性を必要とする複雑な単一印刷ジョブの生産において、全体的な生産時間が大幅に短縮されます。同期機能により、異なる形状を同時に構築することも可能になり、高度にカスタマイズされた製品を単一の自動化サイクルで生産できるようになります。

さらに、T-Code はハードウェアに依存しないように設計されているため、わずかな調整を行うだけで既存の 3D プリンターに簡単に統合できます。コアモーションプランニングを変更せずに、補助コマンドとして Python スクリプトのみを追加することで、新しいコードは、消費者向けプリンターの熱可塑性プラスチックからハイエンドの産業機器の特殊インクまで、幅広い材料に適応できます。チームは、この柔軟性により研究者やメーカーの参入障壁が下がり、より幅広い採用が促進され、多用途の 3D 印刷技術のさらなる革新が促進されると考えています。

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