明大、3Dプリンタを使って極細で高密度な「毛」を作り出す造形手法を開発

明治大学は、同大総合数理学部の宮下芳明教授、同大大学院先端数理科学研究科博士後期課程3年生の高橋治輝氏が、熱溶解積層方式3Dプリンタを用いて、極細で高密度な「毛」のような構造を作り出す造形手法を開発したことを発表した。

造形例

この研究は、科学技術振興機構(JST)の研究成果展開事業「センター・オブ・イノベーション(COI)プログラム」の支援を受けた研究成果を社会実装する目的で、エポック社およびミツイワと協力のもとで行われたもの。

エポック社では同社商品である「シルバニアファミリー」の開発に3Dプリンタを導入し、試作段階でのデザイン検証に役立てているが、高精度の3Dプリンタを用いても、例えば「動物の尻尾」や「芝生」といった出力困難な形状は多々ある。同研究は、こうした課題の解決と3Dプリンタによる先進的表現を実現すべくスタートした。

このたび開発された造形手法では、熱で溶解したプラスチック樹脂を3Dプリンタのノズルで引き伸ばすことで、細い毛のような構造を作り出す。また、この構造を「橋渡し」するように固定していき、造形後に切り離すことでフサフサとした造形物を得ることができる。

「樹脂で糸を引いて細い構造を作る」という方法は既に研究されているが、3Dプリンタを制御するパラメータを探索して調整を重ねることで、1本ごとの構造の極細化、全体の高密度化を実現した。1本の造形可能な直径は、人間の髪の毛の細さに匹敵する0.08〜1.5mm程度。また、安定した造形が行えるため、長毛や円状に広げた形状を作ることも可能となっている。