ミクロダビデ像 (Honey, I shrunk Michelangelo’s David)

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2019/12/18 スイス連邦工科大学チューリッヒ校(ETH)(チューリッヒ工科大学)

・ ETHのスピンオフ企業であるCytosurge の子会社、Exaddonが数年前に開発した 3D プリンティング技術により、高純度銅製の僅か 1mm サイズのダビデ像(ミケランジェロによる彫刻)の作製を実証。

・ 同 3D プリンティング技術では、ナノからマイクロメートルスケール構造の 3D プリント作製が可能。

・ 同技術のコアコンポーネントは、カンチレバーと組み合わせたマイクロピペット。基板に接触するピペット先端の力をカンチレバーがモニタリング。導電性の基板上に溶解した金属を極めて精確に電気化学的に積層する。

・ 光学的力計測によるプリンティングプロセスの自動化で、微小な金属構造を層毎に構築。プリンティング速度の向上に努めた。

・ 今回、サポート、テンプレートやテンパリングを使用せずに一回のプリンティングでミクロサイズのダビデ像を作製することで同技術のポテンシャルを実証。ダビデ像のプリントデータは、インターネットより無償でダウンロードできる。

・ ダビデ像は、高さ 1mm と、その 1/10mm の 2 種類のサイズで 3D プリント作製した。金属製のマイクロサイズオブジェクトの 3D プリントは、通常 1μm から可能。より複雑なオブジェクトでは 100μm~1mm の範囲でプリントできる。プリント時間は 1mm モデルで 30 時間、1/10mm モデルで 20 分。

・ 理論的には最大で 5mm サイズのオブジェクトのプリントが可能だが、プリンターカートリッジに含まれる「インク」は 1mm サイズのプリントが賄える量のみ。

・ 第三者グループが同技術を利用・改善して実用性を実証している。同技術では、コンピューターチップの接続やマイクロエレクトロニクスシステムの精確な修理が可能となるため、特に電子産業で有用。

・ 本研究は、Swiss Innovation Agency の Innosuisse が支援した。

URL:https://ethz.ch/en/news-and-events/eth-news/news/2019/12/michelangelos-david-shrunk-to-millimeter-size.html

(関連情報)

Micromachines 掲載論文(アブストラクトのみ:全文は有料)

Additive Manufacturing of Sub-Micron to Sub-mm Metal Structures with Hollow AFM Cantilevers

URL: https://www.mdpi.com/2072-666X/11/1/6

<NEDO海外技術情報より>

Abstract

We describe our force-controlled 3D printing method for layer-by-layer additive micromanufacturing (µAM) of metal microstructures. Hollow atomic force microscopy cantilevers are utilized to locally dispense metal ions in a standard 3-electrode electrochemical cell, enabling a confined electroplating reaction. The deflection feedback signal enables the live monitoring of the voxel growth and the consequent automation of the printing protocol in a layer-by-layer fashion for the fabrication of arbitrary-shaped geometries. In a second step, we investigated the effect of the free parameters (aperture diameter, applied pressure, and applied plating potential) on the voxel size, which enabled us to tune the voxel dimensions on-the-fly, as well as to produce objects spanning at least two orders of magnitude in each direction. As a concrete example, we printed two different replicas of Michelangelo’s David. Copper was used as metal, but the process can in principle be extended to all metals that are macroscopically electroplated in a standard way.

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