2024-04-10 アメリカ合衆国・フロリダ大学(UF)
・ UF が、蒸気誘起相分離 3D プリンティング(VIPS-3D)と呼ばれる、3D プリンティング技術を開発。
・ 現行の 3D プリント技術に比べより経済的でシンプルな技術で、金属等を含む単一・複数材料によるオブジェクトのカスタム作製を可能にする。
・ インフラ投資が少なく済むことに加え、持続可能な材料の使用と省エネ性により、従来の印刷技術に比して環境に優しい選択肢となる。
・ ポリマーベースの液体に金属やセラミクスの粒子を加えたインクを使って 3D プリンティング作製すると、非溶剤蒸気が印刷領域に放出され、この蒸気によってインクの液体部分が固体化する。これにより、空間的に調整可能で、様々な位置で種類の異なる材料を使用した、多孔性の度合の異なった構造のオブジェクトが作製できる。
・ 3D プリントの条件や犠牲材料の使用量の調整によってできる細孔は、多孔性の医療用インプラントや軽量の航空宇宙製品等の製造に役立つ可能性があり、例えば、骨組織のエンジニアリングのような様々な多孔性のレベルを要する金属製品の作製に有望となる。同 VIPS-3D プリント技術は、2 件の特許を取得済み。
・ 本研究には、米国立科学財団(NSF)と米国エネルギー省(DOE)が資金を提供した。
URL: https://news.ufl.edu/2024/04/new-3d-printing-method/
＜NEDO海外技術情報より＞
関連情報
Nature Communications 掲載論文(フルテキスト）
Vapor-induced phase-separation-enabled versatile direct ink writing
URL: https://www.nature.com/articles/s41467-024-47452-9
Abstract
Versatile printing of polymers, metals, and composites always calls for simple, economic approaches. Here we present an approach to three-dimensional (3D) printing of polymeric, metallic, and composite materials at room conditions, based on the polymeric vapor-induced phase separation (VIPS) process. During VIPS 3D printing (VIPS-3DP), a dissolved polymer-based ink is deposited in an environment where nebulized non-solvent is present, inducing the low-volatility solvent to be extracted from the filament in a controllable manner due to its higher chemical affinity with the non-solvent used. The polymeric phase is hardened in situ as a result of the induced phase separation process. The low volatility of the solvent enables its reclamation after the printing process, significantly reducing its environmental footprint. We first demonstrate the use of VIPS-3DP for polymer printing, showcasing its potential in printing intricate structures. We further extend VIPS-3DP to the deposition of polymer-based metallic inks or composite powder-laden polymeric inks, which become metallic parts or composites after a thermal cycle is applied. Furthermore, spatially tunable porous structures and functionally graded parts are printed by using the printing path to set the inter-filament porosity as well as an inorganic space-holder as an intra-filament porogen.
