わずか数分で液体樹脂を個体に変換する3Dプリント技術

米国の研究チームは僅か数分で液体樹脂を任意の形状に変換する3Dプリント技術を開発

カリフォルニア大学バークレー校(University of California, Berkeley)とローレンスリバモア国立研究所(Lawrence Livermore National Laboratory、LLNL)の研究チームは、感光性樹脂をほんの数分で硬化させ、複雑な形状に変換する革新的な3Dプリント技術「Replicator」を開発。Science誌に研究論文を掲載した。

アメリカのSFシリーズStar Trek(スタートレック)に登場する架空の装置(分子を材料として、実物同様のコピーを作り出す装置)「Replicator(レプリケーター)」にちなんで名付けられた装置で、光造形(SLA)など典型的な積層造形装置のように層ごとに構築するのではなく、回転する感光性樹脂にプロジェクターから光を投影し、液体を個体に変換する3Dプリントシステムで、従来の3Dプリント技術よりも滑らかで複雑なオブジェクトを、驚異的なスピードで一度に生成することができる。

医療用CTスキャンの断層撮影に触発され、その原理を逆にしたと言うReplicatorの3Dプリント技術は、感光性分子と溶存酸素を混合した粘性液体ポリマーを使用。回転する材料にプロジェクターから投影される光は、感光性化合物を活性化し、酸素を枯渇させる。すべての酸素が使い果たされた3D領域でのみポリマーは樹脂を液体から固体に変換し、任意の形(ポリマー同士を連結)を形成する。また、未使用となる樹脂は酸素雰囲気中(物質で満たされた環境下)で加熱することで、リサイクルすることも可能となる。

研究チームは、ロダンの考える人像の小さなモデルから、カスタマイズされた顎骨モデルまで、このプリント技術を使用して異なる多数のサンプルを作成しており、直径4インチまでのオブジェクトの生成に成功している。


Replicatorで作成された3Dプリントされたロダンの「考える人」のアップ

この論文の共同執筆者であるBrett Kelly氏は、次のように述べている「この技術は、義肢装具から眼鏡レンズまで、製品の設計および製造方法の常識を変える可能性があります。そして重要なことは、既存のオブジェクトを新しいマテリアルで囲むことができる点です。例えば、研究者たちは樹脂の中にドライバーシャフトを入れてから、Replicatorを使って樹脂ハンドルを製作することに成功しました。」


Replicatorで金属製ドライバーシャフトに樹脂製ハンドルを追加した例

つまりこれは、異なる製造工程で製作された金属部品を、カスタマイズ可能なジオメトリに追加できるということで、従来の製品設計手法に革新的な変化をもたらす可能性を示している。

チームは既にこの技術に関する特許を出願している。


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