DLP-SLAハイブリッド光硬化3Dプリント技術

この投稿は warrior bear によって 2022-10-8 22:06 に最後に編集されました

2022年10月7日、Antarctic Bearは、アムステルダム大学（UVA）が特許取得済みのハイブリッドステレオリソグラフィー（SLA）技術をデジタル光処理（DLP）3Dプリンターメーカーatum3Dにライセンス供与することに合意したことを知りました。
UVA の Van 't Hoff 分子科学研究所で開発されたハイブリッド SLA プロセスは、エリア露光 DLP 技術とポイント露光 SLA 技術を組み合わせて、高解像度の機能を備えた部品の大規模生産を可能にします。アムステルダム大学は、この技術が商品化されれば、臨床研究用の組織足場やマイクロ流体デバイスの作成など、医療研究開発のニーズに対応するために使用できると述べた。
△アムステルダム大学のキャンパス。画像提供：UVA
atum3D の DLP 3D プリントポートフォリオ
オランダのゴーダに拠点を置く atum3D は、連続製造アプリケーションに対応する DLP テクノロジの開発を専門としています。同社の主力製品は、最大造形サイズが 192 x 108 x 450 mm の 3D プリンターである DLP Station 5-405、DLP Station 5-365 EXZ、DLPStation 5-405 EXZ です。
Atum3D 社によると、これらのシステムは、強力な 405nm LED ライトエンジンと 100 ミクロンの x、y 解像度を備えた光学系により、「新しいレベルの速度、精度、一貫性」を実現できるとのことです。プラットフォームはオープンマテリアルであるため、ユーザーはニーズに最適なサードパーティの樹脂を選択できます。また、atum3D の硬化ステーションは、ユーザーが製造プロセス全体を自動化できるように設計されています。
atum3D の技術を使用することで、ユーザーは自動車から医療までさまざまな部品を製造できるようになり、Spentsys などの企業は患者固有の整形外科用デバイスを開発しています。同社は、できるだけ多くの業種で自社製品を展開しやすくするために、初心者が必要とするすべてのものが含まれる専用の「アップグレードパック」もリリースしています。
△ハイブリッド光造形技術による格子構造の3Dプリント。画像はUVAより。
ハイブリッド SLA および DLP リソグラフィー技術<br /> ハイブリッド SLA アプローチの背後にある UVA チームによると、現在の樹脂ベースの 3D 印刷技術は、通常、高解像度または高速生産のいずれかが可能ですが、両方を同時に提供できるものはほとんどありません。これを変えるために、研究者たちは、DLP プロジェクターでの複合イメージングを使用して低解像度のパターンを実現する新しいプロセスを開発しました。

ハイブリッドステレオリソグラフィーは、DLP (デジタル光処理) プロジェクターを使用して大規模な低解像度のパターン化を実現する複合イメージングを利用します。微細な特徴を作成するために、ユーザーはこれらのレイヤーに定義済みのフォトマスクパターンをインストールできます。さらに、フォトマスクパターンをレイヤー間で切り替えることで、3 次元の繰り返しマイクロフィーチャを作成できます。この方法は、わずかな変更を加えるだけで従来の DLP 3D プリンターに実装できます。材料には、現在ステレオリソグラフィーに使用されているものだけでなく、セラミックや金属含有フォトポリマーなどの複合材料も含まれます。この方法は原理実証セットアップで実証されており、特徴サイズが 10 μm 未満の部品の印刷が可能になりました。しかし、研究者らは理論上の解像度の限界ははるかに低いと述べている。
△ファントホッフ分子科学研究所
研究者らは、このプロセスの潜在的な医療用途を評価するために、血管接合部用の細胞足場とマイクロ流体デバイスの作成にもこのプロセスを使用しました。前者は細胞の成長を促進するのに十分な長さがあり、50ミクロンの細孔が含まれていることが示されていますが、後者には、臨床開発中の流体操作を容易にするために設計された200ミクロンのチャネルと20ミクロンの制限が含まれています。 atum3Dの CTO 兼創設者であるTristram Budel氏は、これらの初期結果を基にさらに発展させたいと考えています。彼は、制御された多孔質構造を持つ実物大の心臓ステントを 1 日もかからずに印刷することを構想しています。腎臓は4分の1の時間だけそれを必要とします。ブデル氏は次のように語っています。「この技術の拡張性により、臓器のスキャフォールドを確実かつ制御可能に製造できる製造施設の設置が現実的になります。印刷された臓器のスキャフォールドはまだ生きた臓器ではありません。実際の移植可能な臓器の製造に使用するには、さらなる作業と研究が必要ですが、これは間違いなく3D印刷技術を再検討する良い機会だと思います。」
atum3D は、UvA のリソグラフィープロセスのライセンスを取得した後、それを自社の DLP プロセスと組み合わせて、医療だけでなくメタマテリアルや半導体開発の分野における問題に対処することを計画しています。同社の工業グレードの光硬化技術は、強力な紫外線とその放射熱を真空チャンバー内で統合し、優れた性能を実現します。無酸素環境で後硬化できるため、速度が大幅に向上し、精度と最終的な材料特性を最適化するのに役立ちます。一般的に、atum3D の光硬化技術と装置には次のような特徴があります。

後硬化の改善、10 倍の速さ:硬化ステーションは、UV、熱、酸素という 3 つの主要な後硬化要素すべてにおいて最良の結果をもたらします。主な実用的な利点は、速度と正確さの 2 つです。硬化を阻害する酸素が存在しない場合、樹脂の後硬化プロセスは大幅に加速されます。放射熱によりポリマー樹脂の可動性が向上し、硬化後反応の速度と完全性がさらに向上します。
高精度、低歪み、シャープなディテール:真空環境での高強度 UV 光と熱の組み合わせにより、硬化ステーションは他の後硬化ソリューションよりも徹底的に印刷部品を後硬化できます。これら 3 つの重要な変数はすべて、単一の自動硬化プリセットでユーザーが個別に制御できるため、硬化ステーションは非常に多用途な装置になります。
強力な UV 照明:硬化ステーションは、合計 45 ワットの放射パワーの広範囲スペクトル UV 光を生成します。 28 個の UV ランプが部品の周囲 360 度に均等に配置され、あらゆる角度から均一な照射を実現します。強力なライトは、チャンバー内の部品に放射熱硬化効果も与えます。酸素が不足すると、大気圧よりも完全な反応が生じます。
ワンタッチプリセットによる完全な制御:タッチスクリーンインターフェイスにより、ユーザーは自動硬化プリセットを完全にカスタマイズできます。真空、圧力、紫外線量、脱ガス時間、冷却時間は、各プロセスステップで個別に制御できます。一連の後続ステップをプリセットで組み合わせることにより、硬化ステーションでは、樹脂の特性とアプリケーションの要件に応じて考えられるあらゆる硬化プロセスを作成できます。
大容量: 282 x 395 x 275 mm の容量を備えた硬化ステーションでは、さらに大きな部品を後硬化できます。簡単に取り外し可能なホウケイ酸プレートにより、作業に最適な設定を選択できます。多層セットアップを使用して、1 回の実行で多数の小さな部品を後硬化させたいとお考えですか? または、トッププレートを取り外して内部の高さ全体を利用して、複数の大きなオブジェクトを修復したいとお考えですか?
DLP 機器の全体的なソリューション:ポストキュアは、あらゆる 3D 印刷アプリケーションソリューションにおいて重要な役割を果たします。オペレーターコンソールソフトウェアを使用して印刷ジョブを簡単に作成し、DLP ステーションを使用してあらゆる樹脂で部品を迅速かつ正確に印刷し、結果をクリーニングステーションの 1 つで徹底的にクリーニングし、最先端の硬化ステーションで部品を最終仕様に合わせて後硬化することができます。

△atum3DのDLPソリューションそのため、atum3Dは、UvAのハイブリッドリソグラフィー技術は、わずかな変更を加えるだけで従来のDLPシステムに適用できると述べ、同社はすでにUvAの初期顧客と協力して実用的なユースケースを開発している。「当社の現在の DLP 技術とこの新しい技術を組み合わせることで、画期的なプラットフォームが生まれると考えています」と Tristram Budel 氏は語ります。「これにより、市場ではこれまで見られなかった可能性が開かれます。大規模なデシメートルスケールの印刷とマイクロメートルスケールの機能を組み合わせることができ、しかもすべてわずか数時間で実現できます。」
その他のハイブリッドリソグラフィー技術

ハイブリッド DLP-SLA 3D プリンターは業界標準からは程遠いですが、2 つのテクノロジーを組み合わせた前例はあります。 AXTRA3D は昨年末、ハイブリッド PhotoSynthesis 3D 印刷技術を発表しました。これは、SLA、DLP、LCD の長所を同じマシンで活用し、完全に異方性の部品製造を可能にすることを目的としています。
△AXTRA3DがハイブリッドPhotoSynthesis 3Dプリント技術を発表。一方で、In-Visionなどの企業は、前世代よりも解像度が向上した高速DLP技術の開発を続けている。今年初め、In-Vision の「Avatar」ライトエンジンがネイティブ 4K 機能を備えてリリースされ、ユーザーはより広い領域の材料を硬化させ、高い光学性能で移動露光を実行できるようになりました。