革新的液固共造形：コロラド大学の新手法で完全機能する3Dシステムを作製

Robert MacCurdy教授チーム、液体と固体を同時プリントし完成品システムを直接製造

コロラド大学ボルダー校のRobert MacCurdy教授とそのチームが、液体と固体を含む異なる材料を同時使用して3D構造をプリントし、個々のコンポーネントではなく完全な機能システムを生産する方法を開発・特性評価しました。

Tech Briefs: このプロジェクトを始めたきっかけは？

Robert MacCurdy教授： 私のバックグラウンドはロボティクスで、博士課程の初期に、ロボットの設計と製造をいかに自動化できるかを考え始めた時に本当に興奮しました。それが今でも私の仕事の中心的動機です。

私の目標は、人間の設計者が新しいニーズに非常に迅速に対応し、それらのニーズのために非常に迅速に設計し、そしてロボットを製造できるツールを開発することです。

Tech Briefs: プロセスについてもっと教えてください。

MacCurdy教授： 通常、すべてのインクジェットインクは液体として堆積され、その後熱や光にさらされて固体へ移行します。しかし、永久に液体のままの材料も含めれば、液体をサポート材として使用できます。

我々が考慮している2つの異なる材料に基づいて、3つの異なるシナリオがあります。一方の材料が他方より浮力が大きい場合、水と油のように分離します。2つの材料間に表面張力差がある場合、通常なら下層を貫通して落ちる上層の液滴が、その表面張力によって界面で維持されます。

そして最後に、密度が間違っていて、表面張力も間違っていても、表面にある間に光重合で液体から固体へ急速に移行させ、隣接する他の液滴も光重合していれば、それらが液体の中に沈み続けることなく、物理的構造として固定される可能性があります。

これにより、既存のサポート材では洗浄除去が不可能な螺旋構造などをプリントできます。インクジェット法はサポート材を必要としますが、最終的には除去しなければなりません。

しかし、既存のサポート材は、我々がラボで作成したような複雑な螺旋や毛細管様構造のチャネルから除去するのが非常に困難です。我々の方法では、サポート材の粘度が非常に低いため、わずかな流体流で全てのチャネルから容易に流出します。

固体と液体を同時にプリントします。なので、サポート材を洗い流せばすぐに完成品として準備完了です。

Tech Briefs: 取り組まれていることは、将来ものを作るための基本的なナットとボルトのようなものですか？

MacCurdy教授： その通りです──絵描きのパレットにもっと絵具を加えたいのです。そして液体は重要な一つで、単に違う色の固体を加えるだけでは必ずしも得られない利点を伝えます。

ロボットのテーマを継続しながら、我々が作れるさまざまな種類の構造を探求し拡張していきます。

このインタビューの編集版は2022年6月号のTech Briefsに掲載されました。

自動制御システム