研究開発された技術紹介

液槽光重合技術を用いた高機能レジンの開発を通じて、エントリーモデルの3Dプリンターでも高機能部品を製造可能とするシステムの構築を目指した。高機能な新型モノマーを開発し、光重合に必要な光源の特性に合わせた感度調整を行うことで、低エネルギー光を利用した部品の製造が可能となった。また、レジンの特性評価システムを開発し、各光源に最適なプロセスを確立することに成功した。

・新型モノマー開発
‐異なる反応基を持つモノマーを使用し、強靭なレジンを実現
・重合開始剤の合成による感度調整
-エントリーモデルの液槽光重合装置に搭載される光源でエポキシ基を含むハイブリッドレジンを重合、固化
・レジン特性評価システムの構築
‐様々な光源に対応したレジンの特性評価とプロセスの最適化

・385、405nmの光で重合可能な高機能レジンの開発
-上記長波長の光でエポキシ樹脂の重合が可能な開始系を開発。
-モノマーの混合により高強度、高靭性な部品の造形が可能なレジンを開発。
・感度およびプロセスの最適化による高機能部品の造形
-少量のレジンで実施可能な特性評価システムを構築。開発レジンの光学、固化特性の把握により、装置が変わっても造形条件の予測が可能。
-高強度、高靭性かつ量産向けの異なる基を持つレジンもしくは強固な構造を模したレジンを開発(引張強度60MPa以上、衝撃強度50 J/m以上、臨界露光量10 mJ/cm2以下)

[学会発表]
・ビスフェノール骨格を有するアクリルモノマーを用いた3Dプリンター用光硬化性樹脂の開発
第71回高分子討論会(2022年9月6日、札幌)
・長波長領域で使用可能な3Dプリンター用光カチオン開始剤の機能化
日本化学会第103春季年会(2023年3月22日、野田)
[特許]
出願番号: 特願2024-027629
出願日: 2024年2月27日
発明の名称: カチオン重合開始剤およびそれを用いた光学的立体造形用組成物
出願人: 岡本化学工業株式会社、国立大学法人千葉大学、地方独立行政法人東京都立産業技術研究センター

3Dプリンターを活用した部品製造において、特に医療機器や自動車部品の製造における高精度かつ高耐熱な部品の製造に利用されることが期待されている。また、ベンチャー企業や歯科技工所などを含む中小規模の事業者が、開発現場や遠隔地等でもその場で部品製造を行うことができる造形システムの構築に大きく寄与する。

アクリル系レジンは量産化し上市を目指す。すでにサンプル出荷をした。問題なく使えており、今後いくつかの業界に絞り販売する予定である。少量だが、商社を通じて自動車業界にも出荷できた。

エントリーモデルの液槽重合型3Dプリンターを使用し、かつ実用感度の領域で、物性の高い部品が造形できるハイブリッドのレジンを開発することができた。これにより、工場などの特定場所に縛られずに部品を自由に製造できる環境の提供が可能となる。

・アクリル系レジン
-サンプルを数社に出荷し評価をしてもらったところ、最終製品として使用可能との評価だった。そこで初期段階はこのレジンで量産化し上市を目指す。
・ハイブリッドレジン
-先行して物性の良いアクリル系レジンを上市し、その後、ハイブリッドレジンの量産化を見据えた方法を引き続き検討する。

・現状ラボスケールであり量を確保することが難しい。今後は、スケールアップに関する取り組みを進めていく必要がある。
・量産化に適した開発レジンについては、耐熱性を付与するためには熱処理が必要であるが、その条件次第で硬く脆くなってしまうことがあり、その最適化が必要である。

・３Dプリンターメーカーとの連携　メーカー、機種が違うと条件パラメーター合わせがその都度必要になるのでマシンの設計段階から擦り合わせをしたい
・大規模サービスビューロー（造形サービスの企業）と提携し販路拡大と同時に造形のノウハウをためる。
・事務機、家電、自動車メーカーと提携してプラスチックの設計段階から擦り合わせをする。（従来のプラスチックパーツと形状が異なる可能性が大きい）