TU Wien、3Dプリンタから見えない秘密のコード

November, 17, 2025, Wien--ウィーン工科大学(TU Wien)の開発により、3Dプリンタの可能なアプリケーションが大幅に拡大している。

温度に応じて、材料は均一に不透明に見えるか、QRコードが表示される。
3Dプリンティングは、カスタマイズされたコンポーネントを少量生産する場合に非常に実用的である。しかし、この技術には常に大きな問題があり、3Dプリンタは一度に1つの材料しか処理できない。これまで、様々な領域で異なる材料特性を持つオブジェクトは、たとえあったとしても、多額の費用をかけてしか3Dプリントできなかった。

TU Wienの研究チームは現在、3Dプリントされたオブジェクトに望ましい形状だけでなく、望ましい材料特性をポイントごとに与える方法を開発した。このテクノロジーの多用途性は、いくつかのアプリケーションで実証されている。たとえば、特定の温度でのみ見える目に見えないQRコードをプリントすることができる。この成果は、Nature Communications誌に掲載された。

ポイントごとに異なる材料特性
TU Wien応用合成化学研究所のKatharina Ehrmannの研究チームは、光を照射した液体材料を扱っている。化学反応は、光が液体に当たる場所で正確に引き起こされる。液体中の分子構成要素が互いに結合し、材料が固体になる。

新しいのは、液体がどのように硬化するか、さらに得られた材料がどのような特性を持っているかを正確に制御できるようになったことである。「様々な光の強度、多様な波長、または様々な温度を使用できる。これらすべては、3Dプリントされた材料の特性に影響を与えるために使用できる」(Katharina Ehrmann)。

このようにして、液体中の分子構成要素が固体物体になったときに互いに結合する方法を制御することができる。それらは、パケットのスパゲッティのように定期的に並べて結晶を形成することも、皿の上の調理済みスパゲッティのように不定形で無秩序に横たわることもある。

「結晶化度に応じて、材料特性も大きく異なる」とMichael Göschlは説明している。「結晶性材料は硬くて脆い傾向があるが、アモルファス材料は多くの場合、柔らかくて弾力性がある。光学特性も、ガラスのような透明から不透明な白まで様々である」とDominik Laaは話している。Michael GöschlとDominik Laaは、今回の出版物の筆頭著者であり、どちらもKatharina EhrmannとJürgen Stampflのチームの研究者。

目に見えないQRコード
チームは現在、いくつかの例で新しい方法の多用途性を実証した。たとえば、結晶層で覆われたプラスチック片の内側にQRコードが作成された。ただし、この層は特定の温度で結晶化度を失い、透明になり、秘密のQRコードが突然表示される。材質や温度によっては、間違ったコードを入力した場合に携帯電話の一時的なアクセス拒否と同様に、QRコードを一時的に破壊することもできる。

同様に、材料が一定の温度以上に加熱されたときにのみ表示される警告記号をプリントすることもできた。これは、たとえば、熱に弱い商品の輸送中に規定の温度範囲を超えていないかを確認するために使用できる。

材料の光学特性評価は、TU Wienの固体物理学研究所のAndrei Pimenov教授の研究グループでも実施された。

「われわれは3Dプリンティングにまったく新しい可能性を提供している。潜在的なアプリケーションは、データストレージやセキュリティから生物医学アプリケーションに至るまで、様々な分野で想定可能である」とKatharina Ehrmannはコメントしている。