ヘリオット・ワット大学は、近赤外線（NIR）光を使用して複数の材料/色の構造を作成する新しい3D印刷技術を開発しました。

2023年6月17日、アンタークティックベアは、エディンバラのヘリオット・ワット大学の科学者が、製造業に大きな影響を与える可能性のある高度な3Dプリント技術を開発したことを知りました。センサー・信号・システム研究所のホセ・マルケス・ウエソ博士が率いる研究チームは、近赤外線（NIR）光を使用して複数の材料と色を含む複雑な構造を作成する新しい3Dプリント方法を開発しました。
研究プロジェクト「発光励起による架橋によるマルチマテリアルステレオリソグラフィー」は、工学物理科学研究評議会 (EPSRC) から 28 万ポンドの資金提供を受けました。この研究結果は、「アップコンバージョン 3D プリンティングにより単一浸漬マルチマテリアルステレオリソグラフィーが可能に」というタイトルで Applied Materials Today に掲載されました。

関連論文リンク: https://www.sciencedirect.com/science/article/pii/S2352940723001245
科学者たちは、ステレオリソグラフィーを改良して複数材料の統合の限界を押し広げることでこれを達成した。従来の 3D プリンターでは通常、青色レーザーまたは UV レーザーを液体樹脂に照射し、選択的に固化させて目的の物体を構築します。しかし、ハイブリッド材料の限界は欠点であることが判明しました。
このプロジェクトでは、科学者たちは、層状に印刷する必要なく、より深い樹脂タンクでの印刷を可能にする NIR 光源を使用しました。これらの調査結果は、特に医療や電気分野など、専門的なコンポーネントに依存する業界に大きなチャンスをもたらします。
△プロジェクト詳細
マルケス・ウエソ博士は次のように語っています。「私たちの新しい方法の斬新さは、5cm以上の深さまでNIRの不可視ウィンドウを材料で印刷できることです。従来の技術では、深さは約0.1mmに制限されていましたが、これはこれまでになかったことです。つまり、1つの材料で印刷してから、2つ目の材料を追加して、外面だけでなく、3D空間のどこにでも固めることができます。たとえば、ほぼすべての面が密閉された中空の立方体を印刷できます。その後、このボックスの中に、まったく異なる材料でできたオブジェクトを印刷することができます。なぜなら、NIRレーザーは、NIRに対して完全に透明であるため、前の材料を目に見えないかのように貫通するからです。」
△ホセ・マルケス・ウエソ博士とアディレット・ザケエフ博士。出典: ヘリオット・ワット大学ヘリオット・ワット大学の研究者、アディレット・ザケエフ博士は次のように語っています。「熱溶解積層法（FDM）技術は材料を混ぜることができますが、FDMは解像度が低く、個々の層が見えてしまいます。一方、ステレオリソグラフィーなどの写真立体造形法ベースの技術は、5ミクロン未満の解像度で高度に仕上げられたサンプルを提供できます。」
ヘリオット・ワット大学によれば、このプロジェクトの重要な要素は、光アップコンバージョン現象を示すナノ粒子を含むエンジニアリング樹脂の開発である。これらのナノ粒子は NIR 光子を吸収し、それを青色光子に変換して樹脂を硬化させます。この状況は「非線形」です。つまり、青色光子はレーザーを通過する途中ではなく、主にレーザーの焦点で拾われます。そのため、NIRは透明なもののように材料の奥深くまで浸透し、内部の材料だけを硬化させることができます。
新しい 3D 印刷方法により、靴製造などの多くの業界で役立つ柔軟なエラストマーや硬質アクリルなど、特性の異なる複数の材料を同じサンプルに印刷できるようになります。この技術は、空洞内での物体の 3D プリント、壊れた物体の修復、さらには皮膚を通したその場でのバイオプリントなど、無数の新たな可能性を切り開きます。
マルケス・ウエソ博士は次のように語っています。「同じ研究プロジェクトで、私たちは以前、銅を選択的にメッキできる樹脂を開発しました。この 2 つの技術を組み合わせることで、2 種類の異なる樹脂で 3D プリントし、シンプルな電気メッキ槽を使用してそのうちの 1 つだけを選択的にコーティングできるようになりました。このようにして、エレクトロニクス業界にとって非常に役立つ 3D 集積回路を作成できます。」
この技術は前例のない製造モデルを提供しますが、コストは驚くほど低くなっています。マルケス・ウエソ博士は次のように語っています。「この技術の明らかな利点は、機械全体の製造コストが 400 ポンド未満であることです。2 光子重合 (2PP) などのレーザーを使用する他の高度な技術では、数万ポンドの高価な超高速レーザーが必要ですが、当社の場合はそうではありません。当社の特殊な材料により、安価なレーザーを使用できます。当社の主張を裏付ける結果が得られたので、業界と協力してこの技術をさらに開発したいと考えています。」

ヘリオット・ワット大学は、近赤外線（NIR）光を使用して複数の材料/色の構造を作成する新しい3D印刷技術を開発しました。

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