テキサス大学の研究者は光駆動型3Dプリンティングに革命を起こそうとしている

テキサス大学の研究者は光駆動型3Dプリンティングに革命を起こそうとしている
この投稿は Bingdunxiong によって 2024-1-22 16:43 に最後に編集されました

2024年1月22日、アンタークティックベアは、テキサス大学オースティン校の化学研究者が、従来の紫外線を可視光に置き換え、光駆動型3Dプリント技術に革命をもたらすと期待される革新的なプロセスの開発に成功したと主張していることを知りました。この新技術は、高精度、高速、かつ経済的な材料の 3D プリントが可能であり、歯科や医療など多くの分野で幅広い応用の見通しを示しています。

△トリプルフュージョンプロセスは、高精度、高速、経済的な3Dプリント機能を備えています。

同大学の化学助教授で責任著者のザック・ペイジ氏によると、「光駆動型3Dプリンティングは、フィラメントプリンティングなどの他の付加製造方法よりも高速で正確です」とのこと。同氏は、この新しいプロセスにより光駆動型3Dプリンティングの精度がさらに向上し、使いやすく効率的になり、さまざまな可能性への扉が開かれると指摘した。

△ 光化学系の構成要素と光開始メカニズム
技術的背景

光重合は、液体樹脂に光を照射し、短時間で急速に硬化させる技術であり、さまざまな製造用途を可能にします。この技術は、現代のマイクロエレクトロニクス製造、歯科、医療業界における 3D プリントなどの新興の付加製造技術で広く使用されています。

具体的には、バット光重合は、液体樹脂が光にさらされると急速に固まる重合形式であり、あらゆる 3D 印刷技術の中でも最高レベルの構築速度を実現します。光重合により、正確な空間的および時間的制御も可能になり、印刷の忠実度や特徴の解像度が向上します。

これらの目覚ましい成果にもかかわらず、光駆動型 3D プリンティングは依然としていくつかの課題に直面しています。これらには、高エネルギー光子 (UV) や高露光強度への依存、特殊な印刷条件の必要性、いくつかの技術的制限によるコストの上昇などが含まれます。これらの問題により、この技術の採用が制限され、光劣化、光毒性、紫外線の浸透深度に関連する問題もあります。

この画期的な技術の詳細は、ACS Central Science誌の「周囲条件下でのトリプルアップコンバージョンによりデジタル光処理3Dプリントが可能に」と題する論文に掲載されています。
トリプルフュージョンプロセス

この画期的な研究の鍵は、「三重融合」と呼ばれる化学プロセスの利用にあります。このプロセスを通じて、特殊な化学構造を使用して、低エネルギーで波長の長い光 (緑色光など) を、より短くエネルギーの高い波長の光 (紫色光など) に変換できます。ペイジ氏と彼の同僚は以前、低エネルギーの可視光を直接使用して3Dプリントするプロセスの開発に成功しており、この新しいトリプルフュージョンプロセスは、印刷された構造の空間精度を向上させ、樹脂の安定性を強化するため、商業化を促進することが期待されています。

研究者たちは、この革新的なプロセスが、脆弱な人間の組織に接続する必要がある医療、ロボット工学、電子機器のエンジニアリング材料に幅広く応用され、関節置換、人工装具、インプラントなどの医療用途が向上すると考えています。

「これにより、作成できる複合材料の種類も広がります」と、化学准教授で共同責任著者のショーン・ロバーツ氏は言う。「現在、複合材料は紫外線を散乱する傾向があるため、3D 印刷では限界があります。光の波長が長ければ散乱する可能性は低く、一般的に材料の奥深くまで浸透します。これにより、印刷プロセスの柔軟性が高まり、より強く、より柔軟で、より耐久性のある製品を作成できます。」

この論文の著者には、テキサス大学オースティン校の Connor J. O'Dea、Jussi Isokuortii、Emma E. Comer も含まれています。この研究は、国立科学財団、ロバート・A・ウェルチ財団、科学振興研究機構の支援を受けて行われた。


光駆動、光硬化技術

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