剛性か弾力性か? 3Dプリントにより特性が変化したプラスチック材料

剛性か弾力性か? 3Dプリントにより特性が変化したプラスチック材料
南極クマの紹介:近年、多くの大学の研究プロジェクトでは、積層造形による多機能材料の開発が行われています。例えば医療分野では、臓器や骨の構造を再生できる繊維の開発や、先進的なバイオメディカル機器の設計が重要です。

△プリンストン大学の研究者らが新たな弾性材料を開発した
2025年1月6日、Antarctic Bearは、プリンストン大学の研究者が工学分野で新たな進歩を遂げ、柔らかいものから硬いものまで調整可能な特性を実現できる熱可塑性エラストマー(TPE)をベースにした新しい3Dプリント材料を開発したことを知りました。アリス・ファーガソン氏とエミリー・デイビッドソン氏が主導するこの研究は、医療機器やバイオメディカル機器の設計における積層造形の使用を拡大するだけでなく、他の業界に新たな材料の選択肢を提供します。

研究チームが選択した TPE は、独自の溶融成形および冷却固化特性を持つブロック共重合体であり、エンジニアは 3D 印刷技術を通じて材料の物理的特性を正確に制御できます。この材料は、弾性マトリックス内に分散された剛性ナノスケールシリンダーで構成されており、材料内に特殊な構造を形成して、全体的な柔軟性を維持しながら局所的な剛性を実現します。

具体的には、この材料の剛性円筒構造の厚さはわずか 5 ~ 7 ナノメートルで、これは人間の髪の毛の直径や DNA らせんの直径の 1/18000 に相当します。このスケールを正確に制御することで、この材料に前例のない特性がもたらされます。研究者らは、3D 印刷プロセス中に印刷速度と材料の押し出しを調整することで、シリンダーのナノスケール配向を実現し、局所的な硬い領域と柔らかく弾性のある領域を持つ複合材料を作成することができました。

△新しい3Dプリント素材は柔らかいものから硬いものまで調整可能
自己治癒特性

このプロセスの最も興味深い点は、プラスチック材料の熱アニーリングと自己修復特性です。ファーガーソン氏は、熱アニーリングによって印刷後の材料の特性が大幅に向上すると説明した。このプロセスにより、ラボで印刷されたオブジェクトを何度も再利用でき、損傷した場合でも自己修復できます。これらの自己修復特性を実証するために、研究者らは柔軟な印刷材料のサンプルを切り取り、それをアニール処理して修復した。彼らの観察によれば、復元された資料は元のものと目立った違いはなかった。

研究チームのメンバーであるエミリー・デイビッドソン氏は、現在市場に出回っている同様の材料は高価なだけでなく、制御された押し出しや紫外線処理などの複雑な加工プロセスが必要で、1グラムあたり約2.50米ドル(約18人民元)かかると強調した。対照的に、このプロジェクトで使用される TPE は 1 グラムあたりわずか 0.01 ドル (約 0.07 人民元) で、商用グレードの 3D プリンターを使用して印刷できるため、コストが大幅に削減され、大規模なアプリケーションが容易になります。


この研究の中心的な目標の 1 つは、コスト効率が高く、拡張が容易な工業的手法を採用しながら、局所的に調整可能な機械的特性を持つ柔らかい材料を開発することです。デイビッドソン氏は、このアプローチは、ソフトロボット、医療機器、義肢、高性能のカスタマイズされた靴底など、高度なソフトマテリアルの設計に幅広く応用できる可能性があると指摘した。

今後、研究チームはウェアラブル電子機器やバイオメディカル機器などの用途向けに、新しい 3D プリント アーキテクチャをさらに開発する予定です。



材料、プラスチック、エラストマー、TPE

<<:  《JCR》:予期せぬ妊娠が心配?この 3D プリントされた膣内リングをご覧ください!

>>:  3Dプリント技術が海洋生態系修復の新たなトレンドをリード。Coastructionが革新的な技術を使ってサンゴ礁を救う方法

推薦する

精密な骨切り術のための「オーダーメイド」手術ガイドを 3D プリント!

最近、ハルビン医科大学第四病院整形外科第3病棟に、特別な小さな患者、フィリップ君が入院しました。フィ...

香港大学、テラコッタレンガを3Dプリントして陶器の情報キオスクを製作

3Dプリントテラコッタパビリオン 3D プリントされた建物について話すとき、私たちはしばしば、強固...

フルカラーナイロン、セラミックなどの3Dプリンターが武漢中国高等教育博覧会で発表

2018年4月26日、南極熊は武漢で開催された中国高等教育博覧会を訪問しました。教育市場は3Dプリ...

ハーバード大学医学部科学:3D プリントを使用して石灰化大動脈弁疾患を治療する

出典: EngineeringForLife石灰化大動脈弁疾患 (CAVD) は、弁の線維性肥厚、そ...

バイオプリントされた神経組織は神経幹細胞の機械的伝達を促進し、機能的な神経ネットワークの再生を加速する

出典: EngineeringForLife脊髄損傷の再生と修復は世界的な医療問題であり、現在、臨床...

中科宇辰がシーメンスと提携し、積層造形の産業応用を推進

著者: Shi Jianjun (南京中科玉辰レーザー技術有限公司のテクニカルディレクター) Don...

7月18日徹底探訪:デジタル化の大波に、義歯工場はどこへ向かうのか?

インテリジェント製造の新しい時代が、前例のないスピードで到来しています。新しいテクノロジー、世界市場...

ジャガー・ランドローバーの3Dプリンティングの専門家が、積層造形が40万台の車両の生産効率をどのように向上できるかを明らかに

2024年10月8日、アンタークティックベアは、最近開催された英国積層造形協会(AMUK)会員フォ...

機械学習と3Dプリントが融合すれば、大規模な産業製造革命がすぐそこに

過去 2 年間、人工知能は間違いなく最もホットな産業であり、今日の 3D プリンティングをはるかに凌...

3Dプリントは世界の設計と製造を変える

3D プリントは、ラピッドプロトタイピング技術であり、積層造形とも呼ばれます。この印刷システムは、...

万芳発展は王華明院士と協力し、3Dプリントの産業化を推進

万芳発展はこのほど、同社の支配株主である中国工程院院士の王華明氏ら投資家と共同で、主要設備の高性能大...

3Dプリントされた日用品:交換可能なブラシヘッドを備えた金属製歯ブラシとマルチカラーのカスタムサングラス

現在、よく耳にする 3D プリンティング技術の応用は、航空宇宙、自動車、医療、エネルギーなどのハイエ...

ギアポンプを備えた渦流ノズルとダイヤフラムノズル: 3D プリントのより良い方法?

熱溶解積層法 (FDM) 3D プリントは、加熱した材料をノズルから堆積させて部品やコンポーネントを...

3DプリントプラットフォームFigure 4は、既存のサービスプロバイダーがわずか数か月の投資回収期間で射出成形の高品質部品を生産するのに役立ちます。

課題:射出成形品質の製品でコスト効率よく生産能力を高め、市場投入までの時間を短縮するソリューション:...