パデュー大学の研究者が開発した画期的な3光子重合技術は、より利用しやすくコスト効率の高い高解像度XNUMXDプリントへの道を開き、電子機器、バイオメディカルマイクロロボット、組織工学の足場など幅広い用途への可能性を秘めています。
パデュー大学の研究者らは、高解像度 3D プリントのコスト効率とアクセシビリティに革命をもたらすと期待される先駆的な XNUMX 光子重合技術を発表しました。
この方法は、比較的低コストのナノ秒パルスを発するレーザーと、低出力のフェムト秒レーザーの斬新な組み合わせを活用しています。この進歩により、電子機器、生体医療機器、組織工学など、さまざまな分野で高解像度 3D 印刷の使用が普及する可能性があります。
「我々は、比較的低コストの可視光を発するレーザーと赤外線パルスを発するフェムト秒レーザーを組み合わせて、フェムト秒レーザーの電力要件を削減しました」と、研究チームのリーダーであり、パデュー大学の機械工学のジェームズ・J・アンド・キャロル・L・シャトルワース教授であるXianfan Xu氏は述べた。 ニュースリリース「このようにして、一定のフェムト秒レーザー出力で印刷スループットを向上させることができ、個々の部品の印刷コストを削減できます。」
従来、2 光子重合では、複雑な微細構造を繊細に作成するために高価なフェムト秒レーザーが使用されています。効果的ではあるものの、これらのレーザーはコストが高いため、製造プロセスでこの技術が広く採用されることは限られています。
しかし、研究チームの新しいアプローチは、レーザー電力要件を大幅に削減することで、そのパラダイムを変える可能性がある（調査結果によると、最大50%）。 公表 Optica Publishing Group のジャーナル「Optics Express」に掲載されました。
「高解像度の 3D 印刷には、3D 電子機器、バイオメディカル分野のマイクロロボット、組織工学用の 3D 構造や足場など、多くの用途があります」と Xu 氏は付け加えました。「当社の新しい 3D 印刷アプローチは、多くの既存のフェムト秒レーザー 3D 印刷システムに簡単に実装できます。」
研究チームは、532光子重合に関わる精密な光化学プロセスに着目し、コストを削減しながら印刷速度を上げることを目指しました。従来のプロセスでは、フェムト秒レーザーが実際の印刷に先立って重要な光化学反応を開始します。Xu氏と彼のチームは、このステップに、より手頃な価格のXNUMXnmナノ秒レーザーを革新的に使用し、フェムト秒レーザーの作業負荷を軽減しました。
この技術には、2 つのレーザーによる印刷と抑制の間の微妙なバランス調整が関係しています。研究者は、これらの光化学プロセスを分析するための数学モデルを開発し、ナノ秒レーザーからの単一光子励起とフェムト秒レーザーからの 2 光子励起の間の最適な相互作用を特定しました。