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ミシガン大学、光で3Dプリンティングを100倍高速化

A new way to 3D print, developed at the University of Michigan, uses two lights to control the solidification of resin, enabling complex shapes to be pulled from a vat at 100 times the print speed of conventional 3D printers, and was demonstrated by printing a block M in a U-M chemical engineering lab in Ann Arbor, MI on December 6, 2018.

This project was co-led by Timothy Scott, associate professor of chemical engineering and Mark Burns, T.C. Chang Professor of Engineering and professor of chemical engineering and biomedical engineering.


Photo: Evan Dougherty/Michigan Engineering

January, 21, 2019, Ann Arbor--プラスチックフィラメントを層ごとに積み上げるのではなく、新しい3Dプリンティングアプローチは、従来の3Dプリンティングプロセスよりも100倍高速に液体バットから複雑な形状を作製できることをミシガン大学の研究チームは示した。
 3Dプリンティングは、10000個以下の同じものを製造する、比較的小規模の製造を変革できる。10000ドルにも達する金型コスト不要にし、モノを製造するからである。しかし、3Dプリンティングの最も馴染みのある形態は、一連の1次元ラインで3次元の対象物を構築するようなものであり、一週間、二週間の一般的な製造時間のギャツプを埋めることはできていない。
 研究チームのアプローチは、樹脂が固化する位置、液状のままにとどまる位置を制御するために2つの光を使って液状樹脂を固める。これにより、より精緻なパタンで液体を固めることができる。研究チームは、一連の1Dあるいは2D横断面ではなく、シングルショットで3D浮き彫りを作ることができる。チームのプリンティングデモンストレーションには、格子、玩具のボート、ブロックレターMが含まれている。
 しかし真の3Dアプローチは、単なる離れ業ではない。初期のバットプリンティング取り組みの限界を克服する必要があった。すなわち、樹脂は光を照射するウインドウで固化する傾向があり、プリント作業は、始まると直ぐに止まる。
 凝固が起こらない比較的大きな領域を造ることで、粘度の高い樹脂を使って耐久性の高いモノを造ることができる。
 ウインドウ固化問題の初期のソリューションは、酸素を通すウインドウだった。酸素は、樹脂を透過し、ウインドウ付近の固化を阻止し、液状膜を残し、新規プリント表面を引き上げることができるようになる。
 しかし、このギャップは、透明テープ程度の厚さに過ぎないので、パートが引き上げられるに連れて、樹脂は、新規固化物とウインドウ間の微小ギャップに素早く流れ込むように極低粘度が必要とされる。これは、バットプリンティングを小型、カスタマイズ製品に限定することになる。つまり歯科デバイスや靴のインソールなど、比較的に優しく扱うものになる。
 固化を抑制するために酸素を第二の光に置き換えることで、ミシガン大学のチームは、物体とウインドウの間のギャップを著しく大きく、ミリメートル厚にできる。これにより、樹脂は数1000倍高速に流れることが可能になる。
 成功の決め手は、樹脂の化学である。従来のシステムでは、一つの反応しかない。光活性化により、光を照射したところならどこでも樹脂が凝固する。ミシガンのシステムでは、光抑制機能もあり、これは、異なる光波長に反応する。
 現状のバットプリンティング技術がしているように、2D面で単に固化を制御するのではなく、ミシガンのチームは2種類の光を使って、基本的に照射ウインドウのどんな3D箇所でも樹脂を固化することができる。
(詳細は、https://news.umich.edu)