マルチフォトン オプティクスの特徴

マルチフォトン オプティックでは、超短波レーザーを工程に使っています。付加工程では、超短波レーザーにより起こる2種以上の光子吸収(TPA/MPA)プロセスに基づいた技術を利用しています。非線形工程の性質上、素材に照射される、ごく限定された焦点ボリュームのみに反応を起こすことができます。サブマイクロメータースケールの高精度三次元プリンターでは一般的な手法で、ポリマー、複合型ポリマーまたは特殊ガラスなどの光応答性素材の中で製作対象物は付加工程で作られます。

加工される素材の特性によっては、付加加工のみならず切削加工での製作も可能です。フェムト 秒単位の光源特性を利用することで、多種多様な素材での加工ができます。また、金属構造物の作成も高精度で実現できます。

原則として、機器の仕様や光源により定義される焦点ボリュームは、ある程度ボクセルのサイズを反映します。しかし、素材の特性や組成、素材組成が影響する境界処理なども、結果的にボクセルのサイズに影響を及ぼします。レーザの安定性やシステムの正確さなど、光源によって確定できる機械的な相互作用体積(赤ボクセル)は容易に最適化できるのに比較して、化学的相互作用体積(緑ボクセル)は素材のレーザー伝播収束反応や、素材組成と化学反応などの要素により最適化が難しいため、焦点ボリュームの決定には様々な要素を勘案する必要があります。

ポリマー、または複合型ポリマーを付加加工モード(AFM)を使って加工する場合、レーザーパルスはC=C結合または陽イオン架橋結合によるエポキサイド結合をおこします。レーザーを素材に対して3軸から照射し、設計図の通りに焦点結合をスキャンしていけば、素材の中で架橋結合を起こして立体を造形します。マルチフォトン オプティックのお客様は対象素材の表面で、または内部に、CADデータを忠実に反映した、もしくはLithoSoft3D®で読み込まれたファイルに基づく精巧な造形物を、速く、手元で作ることができます。ポリマー、または複合ポリマーの架橋結合度、すなわち造形物自体の化学的、物理的な性質は、マルチフォトン オプティックの調整可能なプロセスパラメータにより慎重にコントロールされています。

三次元プリントされた造形物の物質的、または化学的な性質は、選択されたパラメータによって設定されます。パラメータを変えることにより、造形物の特性も調整することができ、光学、または生物医学的に有益な性質や特性をもった造形物を作ることができます。これは四次元プリントとして知られています。マルチフォトンオプティクスは、四次元プリント材料の先駆者として、10年の実績をもっています。たとえば、付加工程で作られた構造物のヤング係数や機械的な強度の違いを調節し、機械的に安定性に差のある構造を作ることができます。特に細胞組織工学では、細胞の定着、組識の識別、増殖の促進に最適な、無菌、無毒状態の生体組織に近似した環境を再現するのに、重要な機能です。

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マルチフォトン オプティックの三次元構造の作成は、素材に連続した架橋結合をさせていくことで構造物の全体像を作っていきますが、用途によっては任意の層ごとの作成もできます。また、両工程を組み合わせることも可能です。標準仕様で、最大10cm x 10cm x 5cmの体積まで最高精度の造形ができます。また、ほとんどの素材で、多様な工程を駆使できるため、設計者の意図を正確に反映した製作物を作ることができます。これは、 Multiphoton Optics’ LithoProf3D equipment のもつユニークな工程調整機能によるものです。この機器はカスタム設定をすることで、切削加工も可能になります。通常の三次元プリンターでは不可能な、金属や特殊ポリマーの加工のご相談にも応じています。