中国科学院:3Dプリントにおける段差効果の排除に関する研究が進展

中国科学院:3Dプリントにおける段差効果の排除に関する研究が進展
出典:中国科学院化学研究所

コンタクトレンズの製造プロセスは複雑で時間がかかり、高価な研磨および研削プロセスに依存しています。 3D プリンティングは、金型を使わない自由成形の原理を利用して 3 次元構造を構築し、簡単かつ迅速に、オンデマンドでコンタクト レンズを準備するために使用できます。しかし、段差効果により、3D プリントされたコンタクト レンズ構造の開発が制限され、Z 軸の印刷精度が低下し、印刷された構造の表面が粗く異方性になり、高解像度の画像化の要件を満たすことができません。したがって、段差効果を抑制することは、光学構造における 3D 印刷技術の実用化にとって非常に重要です。

近年、中国科学院化学研究所グリーンプリンティング研究室の宋燕林研究グループは、低接着連続3Dプリンティングの分野で体系的な研究を行っており、バイオニック超潤滑硬化界面を使用して硬化樹脂と硬化界面の接着を低減し、連続的な単一液滴3Dプリンティングを実現しました(研究、Nat. Commun.、Nat. Commun.)。
△連続液膜閉じ込め3D印刷プロセスと3D印刷コンタクトレンズ構造およびその特性評価最近、研究グループは、デジタル光処理(DLP)技術に基づく連続液膜閉じ込め3D印刷戦略を提案し、これにより、層ごとの印刷プロセスで発生する段差効果を排除し、高精度の3D構造の作成を実現しました。連続印刷プロセス中、固化構造の外側に付着した液膜は常に固液界面によって制限されます。液体樹脂と硬化構造の界面の制限効果により、未硬化の液体樹脂の吸収が促進され、隣接するパターン層間の隙間が満たされて段差効果が排除されます。また、液体スクレーパーとして使用して、硬化構造の外側に塗布された余分な樹脂を削り取ることで、高忠実度の印刷を実現することもできます。付着した液体フィルムは、従来考えられていた液体樹脂残留物ではなく遷移層として機能するため、後洗浄ステップが回避されます。インクの特性と印刷パラメータを最適化する研究により、3D プリントされたコンタクト レンズ構造の液膜の厚さと表面の滑らかさをより適切に制御できるようになります。さらに、この技術は熱の蓄積と熱の拡散も抑制し、連続印刷プロセスの安定性を確保します。この印刷戦略に基づいて、研究者らは、極めて高い滑らかさ(二乗平均平方根粗さが 1.3 nm 未満)、均一な機械的特性、優れた生体適合性、および高い光学品質(透過率および光学解像度が 96% および 228.1 lp/mm)を備えたコンタクト レンズ構造を準備しました。

関連する研究結果はAdvanced Materialsに掲載されました。この研究は、中国科学技術部、中国国家自然科学基金、中国科学院青年革新促進協会、北京国立分子科学研究センターの支援を受けて行われた。







中国科学院、光硬化、DLP

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