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マイクロナノ光硬化 3D プリント技術:PμSL と TPP
2020-07-03
  • (2020-07-03・1825KB)
マイクロナノ光硬化3Dプリント技術:PμSLとTPP
 
はじめに:積層造形は「世界を変える技術」と考えられており、光硬化3Dプリントはそのうちの重要な方向の一つです。デジタルモデルに基づき、光と材料(主に樹脂、セラミックペースト、金属ナノ粒子ペーストなど)との反応によって構造が形成され、さらに局部的な重合反応で、比較的高い光学解像度と造形精度を実現できます。
現在、光硬化3Dプリンタ技術は主に二つの次元で進化しています。一つはマクロ次元、つまり大判、大型、高速の3Dプリンタの実現です。もう一つはミクロ次元、マイクロやナノスケールの微細な3Dプリントを実現することです。
複雑な3Dマイクロナノ構造は、マイクロナノ電気機械システム、生物医学、新材料(メタマテリアル、複合材料、フォトニック結晶、傾斜機能材料など)、新エネルギー(太陽電池、マイクロ燃料電池など)、マイクロナノセンサー、マイクロナノ光学機器、マイクロエレクトロニクス、プリンテッド・エレクトロニクスなどの産業において、大きな需要があります 【1】。
マイクロナノスケールの光硬化3Dプリントは、複雑な3Dマイクロナノ構造、高アスペクト比のマイクロナノ構造、複合(マルチマテリアル)材料のマイクロナノ構造の製造において、高い可能性と卓越した利点を備えています。そして設備もシンプルで、低コスト、高効率、幅広い材料使用可能、マスクやモールド不要の一体成型などのメリットもあります。
したがって、マイクロナノ光硬化3Dプリント技術は、近年ますます多くの科学研究機関、企業、エンドユーザーの間で広がっています。世界範囲で高度な製品化に達したマイクロナノ光硬化3Dプリント技術には、二光子重合のTPP(Two-photon polymerization based direct laser writing)技術とPμSL 面投影微立体光刻(Projection Micro Stereolithography)、主にこの二つの技術があります。
TPPは、超高速パルスレーザーを利用して、焦点領域にある感光性材料(樹脂、ゲルなど)を固化させる造形技術です。一方でPμSLは、ダイナミックマスクのグラフの全面を紫外線で露光し、樹脂を硬化させる造形技術です。これら2つの技術は、現在一般的に使用されているマイクロナノスケールの3Dプリント技術です。TPPプリントの精度は100ナノ以下に到達しており、現在、ドイツとリトアニアなどでは製品化が進んでいます。そしてPμSLは現在、実験レベルでは数百ナノの精度を達成でき、製品レベルでも数マイクロの造形精度を達成できています。多くはBMFのmicroArchシリーズのマイクロ3Dプリンタに見られ、世界初の製品化できたPμSLマイクロスケールの3Dプリンタとなっています。本稿では、上記の二つの技術をいくつかの側面から全面的に紹介します。
 
>>>>> 続きは添付ファイルにてご覧ください。
注:これは社内リポートからの転載です。
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