カナダの大学が音波を使って物体を造れる新しい3Dプリント技術を開発

カナダの大学が音波を使って物体を造れる新しい3Dプリント技術を開発
この投稿は Bingdunxiong によって 2022-6-1 11:47 に最後に編集されました

南極クマの紹介: 現在、光活性化と溶融や堆積などの熱活性化反応を使用する 3D 印刷プロセスが主流です。しかし、超音波活性化音響化学反応は、極めて高い加熱および冷却速度を特徴とする独自のアプローチを提供します。しかし、この技術は現在のプロセスではやや困難です。

2022年6月1日、カナダのコンコルディア大学の科学者チームが、ダイレクトサウンドプリンティング(DSP)と呼ばれる音波を使用した印刷方法を開発しました。

△コンコルディア大学のエンジニアがサウンドビデオを使った3Dプリント方法を開発
DSPテクノロジー<br /> 現在のバージョンの技術では、チームは構築材料(硬化剤を含むモノマーまたはさまざまな混合物)が満たされた構築チャンバー内でオブジェクトを集中超音波場にさらすことで 3D プリントします。モノリシックな球状焦点トランスデューサーによって生成された超音波パルスは、その中に含まれる液体ポリジメチルシロキサン (PDMS) 樹脂に送られます。そうすることで超音波場が生成され、急速に振動する小さな気泡が樹脂内の特定の箇所で固まります。

△ 音を使って直接印刷します。基本原理は、超音波が小さな振動泡を発生させ、特定の場所で樹脂を固めることです。これらの泡が振動すると、内部の温度が約 15,000 ケルビン (14,727 oF または 26,540 oF) まで上昇し、内部の圧力が 1,000 バール (14,504 psi) 以上に上昇します。この急激な温度と圧力の上昇はわずかピコ秒(1兆分の1秒)しか続きませんが、これにより樹脂は気泡の正確な位置で硬化します。

したがって、センサーを所定のパスに沿って段階的に移動させることにより、一度に 1 つの小さなピクセルずつ複雑な 3 次元オブジェクトを構築できます。 DSP は、非常に小さく詳細な構造物を製造できるだけでなく、不透明な表面上の構造物内部への非侵襲的な印刷も可能にします。

潜在的な用途

△aは不透明な印刷材料や小さな硬化深度の光ベースの付加製造に使用されます。 b 不透明な印刷物への DSP と超音波の深い浸透。 c DSP によって印刷された不透明なマイクロ/ナノ複合材料。非侵襲的な生体内印刷のための理想的なセットアップの in vitro/ex vivo 概念実証。人間の皮膚と筋肉の組織モデル。 g 組織モデルなどを使用して印刷されたカエデの葉。たとえば、この技術を使用すると、航空機の整備士は航空機の胴体を開けずに内部部品の 3D プリント修理を実行できます。患者の体内にインプラントを 3D プリントすることも可能であり、手術の必要がなくなります。

チームはPDMS樹脂に加えて、DSP技術を使用してセラミック材料で作られた物体の印刷にも成功しました。彼らは現在、ポリマーと金属の複合材料、そして純粋な金属材料の実験を計画している。

△研究の詳細は「ダイレクトサウンドプリンティング」という論文に記載されています。 https://www.nature.com/articles/s41467-022-29395-1 (クリックすると移動します)
「超音波周波数は、組織や腫瘍のレーザー切除などの破壊的処置にすでに使用されている」と、研究に参加したムトゥクマラン・パキリサミ教授は語った。「私たちは、それを使って何か新しいものを作りたかったのだ。」

付加製造プロセスにおける超音波化学の潜在能力を解き放つことができれば、従来とは異なる印刷方法や、従来の方法では入手できない印刷材料へのアクセスが可能になります。このチームは、3D プリント技術に対する新しい技術的アプローチを開拓しました。


DSP、音波構築、サウンド 3D プリント、新技術

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