1
00:00:00,639 --> 00:00:02,993
私たちがこれまで
２年以上取り組んできたことを

2
00:00:02,993 --> 00:00:05,152
今日この場で
ご紹介できるのを

3
00:00:05,152 --> 00:00:07,092
とても喜ばしく思っています

4
00:00:07,092 --> 00:00:10,056
新しい付加製造技術で

5
00:00:10,056 --> 00:00:12,513
3Dプリントという名でも
知られているものです

6
00:00:12,513 --> 00:00:14,231
これをご覧ください

7
00:00:14,231 --> 00:00:18,039
ごくシンプルですが 
同時にとても複雑なものです

8
00:00:18,549 --> 00:00:21,800
同心測地線の集まりで

9
00:00:21,800 --> 00:00:24,795
それぞれが中心と
繋がっています

10
00:00:24,795 --> 00:00:30,797
従来の製造技術では
作り出すことのできないものです

11
00:00:31,343 --> 00:00:35,290
射出成形できないような
対称的な形で

12
00:00:35,290 --> 00:00:38,879
フライス加工でも
作れません

13
00:00:39,470 --> 00:00:42,117
3Dプリンターの仕事です

14
00:00:42,117 --> 00:00:46,598
しかし多くの3Dプリンターでは
これを作るのに3〜10時間かかるでしょう

15
00:00:46,598 --> 00:00:50,664
それをこの10分の講演の間に
ステージ上で作るということに

16
00:00:50,664 --> 00:00:53,221
挑戦したいと思います

17
00:00:53,221 --> 00:00:55,440
どうか幸運を祈ってください

18
00:00:56,350 --> 00:00:59,624
3Dプリントという呼び名は
正確ではありません

19
00:00:59,624 --> 00:01:03,399
実際には2Dプリントを
繰り返しているにすぎません

20
00:01:03,919 --> 00:01:07,761
使われている技術も
2Dプリント関連の技術です

21
00:01:08,401 --> 00:01:13,360
インクジェット印刷を考えてみてください
文字を出すためにページの上にインクを置きます

22
00:01:13,360 --> 00:01:18,346
これを繰り返すことで
３次元的なオブジェクトを作り出すのです

23
00:01:18,346 --> 00:01:20,417
マイクロエレクトロニクスにも

24
00:01:20,417 --> 00:01:22,737
リソグラフィーという
同様のことを行う技術があって

25
00:01:22,737 --> 00:01:24,945
トランジスタや
集積回路といった構造を

26
00:01:24,945 --> 00:01:26,997
繰り返し印刷して
作り上げますが

27
00:01:26,997 --> 00:01:29,399
これも２次元印刷技術です

28
00:01:30,099 --> 00:01:33,657
私は化学者であり 
材料科学者です

29
00:01:33,657 --> 00:01:36,711
私の共同考案者もまた
材料科学者で

30
00:01:36,711 --> 00:01:39,010
１人は化学者 
１人は物理学者ですが

31
00:01:39,010 --> 00:01:41,936
私たちは3Dプリントに
興味を持つようになりました

32
00:01:41,936 --> 00:01:45,621
新しいアイデアというのは
得てして

33
00:01:45,621 --> 00:01:50,884
異なる領域の異なる経験を持つ人の
繋がりから生まれますが

34
00:01:50,884 --> 00:01:52,751
私たちの場合もそうでした

35
00:01:53,591 --> 00:01:56,122
私たちが触発されたのは

36
00:01:56,122 --> 00:02:00,893
映画『ターミネーター2』の中で
T-1000が出てくるシーンです

37
00:02:00,893 --> 00:02:05,836
3Dプリンターでこんな風に
できないものかと思いました

38
00:02:06,426 --> 00:02:10,362
すごい形状のものが 
水たまりの中から

39
00:02:11,050 --> 00:02:13,520
リアルタイムで

40
00:02:13,520 --> 00:02:15,749
材料の無駄もなく

41
00:02:15,749 --> 00:02:18,011
できあがっていくんです

42
00:02:18,011 --> 00:02:19,688
ちょうどあの映画みたいに

43
00:02:19,688 --> 00:02:22,877
ハリウッド映画に
触発されたアイデアを

44
00:02:22,877 --> 00:02:26,384
実現する方法を
考え出すことなんてできるのか？

45
00:02:26,384 --> 00:02:28,450
これは難題でした

46
00:02:28,450 --> 00:02:31,817
もしそれができたなら

47
00:02:31,817 --> 00:02:35,671
3Dプリントが本格的な
製造プロセスとなることを妨げている

48
00:02:35,671 --> 00:02:37,666
３つの問題を解決できます

49
00:02:37,666 --> 00:02:40,617
第１の問題は 3Dプリントには
延々と時間がかかること

50
00:02:40,617 --> 00:02:45,841
3Dプリンターで作るよりも早く成長する
キノコがあるくらいです (笑)

51
00:02:47,281 --> 00:02:49,417
層を重ねていく
というプロセスは

52
00:02:49,417 --> 00:02:52,319
力学的性質の弱さを
もたらしますが

53
00:02:52,319 --> 00:02:56,266
連続的に成長させていくことができれば
この欠点を取り除けます

54
00:02:56,266 --> 00:02:59,708
とても速く成長させることができれば

55
00:02:59,708 --> 00:03:06,042
自己回復素材などを使うこともでき 
素晴らしい性質を持たせることができます

56
00:03:06,042 --> 00:03:10,151
もしハリウッドの
フィクションを実現できれば

57
00:03:10,151 --> 00:03:12,912
3D製造の問題を
解決できるのです

58
00:03:14,702 --> 00:03:17,953
私たちのアプローチでは
高分子化学の領域では

59
00:03:17,953 --> 00:03:20,553
よく知られたことを
使っています

60
00:03:20,553 --> 00:03:27,152
光と酸素を利用して連続的に
パーツを成長させるのです

61
00:03:27,152 --> 00:03:30,099
光と酸素は逆方向に作用します

62
00:03:30,099 --> 00:03:32,171
光は樹脂を

63
00:03:32,171 --> 00:03:35,295
液体から固体に変えます

64
00:03:35,295 --> 00:03:38,829
酸素はこのプロセスを阻害します

65
00:03:38,829 --> 00:03:42,080
だから光と酸素は化学的に

66
00:03:42,080 --> 00:03:44,588
正反対の働きをするわけです

67
00:03:44,588 --> 00:03:48,001
光と酸素を空間的に
制御してやることで

68
00:03:48,001 --> 00:03:50,268
このプロセスを
制御できるようになります

69
00:03:50,288 --> 00:03:53,739
私たちはこれを
CLIP(連続的液体面生成)と呼んでいます

70
00:03:53,739 --> 00:03:56,125
これには３つの
構成要素があります

71
00:03:56,465 --> 00:04:00,326
１つは貯水槽で
あのT-1000が出てくる場面のように

72
00:04:00,326 --> 00:04:02,205
液体を保持します

73
00:04:02,205 --> 00:04:04,621
この貯水槽の底には
特別な窓がありますが

74
00:04:04,621 --> 00:04:06,362
これについては
後ほど説明します

75
00:04:06,362 --> 00:04:09,892
これに加えて台があって 
貯水槽に降りてきて

76
00:04:09,892 --> 00:04:12,481
液体からオブジェクトを
引き出していきます

77
00:04:12,481 --> 00:04:16,285
３番目の要素は
貯水槽の下にある

78
00:04:16,285 --> 00:04:18,305
デジタル投影システムで

79
00:04:18,305 --> 00:04:21,577
紫外線領域の
光を投影します

80
00:04:22,048 --> 00:04:25,271
鍵となるのは
貯水槽の下にある窓ですが

81
00:04:25,271 --> 00:04:28,150
これは複合的で
特別なものです

82
00:04:28,150 --> 00:04:31,796
光を通すだけでなく 
酸素も透過します

83
00:04:31,796 --> 00:04:34,455
コンタクトレンズのような性質を
持っているわけです

84
00:04:35,435 --> 00:04:37,716
このプロセスがどう働くか
見てみましょう

85
00:04:37,716 --> 00:04:41,130
台が降りてきて

86
00:04:41,130 --> 00:04:45,309
従来のプロセスだと
窓は酸素を透過せず

87
00:04:45,309 --> 00:04:47,148
２次元的なパターンが

88
00:04:48,008 --> 00:04:51,370
窓に張り付いた形でできます

89
00:04:51,370 --> 00:04:54,922
次の層を作るためには
分離する必要があり

90
00:04:54,922 --> 00:04:58,451
新しい樹脂を入れ 
再配置する—

91
00:04:58,451 --> 00:05:00,910
というプロセスを
何度も繰り返します

92
00:05:01,400 --> 00:05:03,234
しかし私たちの特別な窓を使うと

93
00:05:03,234 --> 00:05:06,563
光を当てている間

94
00:05:06,563 --> 00:05:08,096
下から酸素が上がって来て

95
00:05:09,256 --> 00:05:11,926
反応を阻害することで

96
00:05:11,926 --> 00:05:14,550
死角を作ることができます

97
00:05:14,550 --> 00:05:18,869
この死角は
厚さが数十ミクロンで

98
00:05:18,869 --> 00:05:22,096
赤血球の２、３個分です

99
00:05:22,096 --> 00:05:24,627
窓に接する部分は
液体の状態のままで

100
00:05:24,627 --> 00:05:26,577
オブジェクトを
引き上げていきます

101
00:05:26,577 --> 00:05:28,969
サイエンス誌の論文に
書きましたが

102
00:05:28,969 --> 00:05:33,682
酸素含有量を変えることで
この死角の厚みを変えることができます

103
00:05:33,682 --> 00:05:37,374
だから制御できる変数がたくさんあります
酸素含有量

104
00:05:37,374 --> 00:05:40,439
光 光量 硬化線量

105
00:05:40,439 --> 00:05:42,401
粘度 形状

106
00:05:42,401 --> 00:05:46,157
そしてプロセスの制御のため
非常に洗練されたソフトウェアを使っています

107
00:05:46,697 --> 00:05:49,460
結果はとても
目覚ましいものです

108
00:05:49,460 --> 00:05:53,196
従来の3Dプリンターより
25〜100倍高速です

109
00:05:54,336 --> 00:05:56,170
業界を一変させられます

110
00:05:56,170 --> 00:06:00,506
加えて境界の部分に
液体を送ることもできるので

111
00:06:00,506 --> 00:06:04,246
スピードは千倍にもできると
考えています

112
00:06:04,246 --> 00:06:07,803
これは多くの熱を
生み出すことになるでしょう

113
00:06:07,803 --> 00:06:11,866
化学技術者として
熱伝導の問題と

114
00:06:11,866 --> 00:06:16,045
あまりに高速で水冷装置を
備えた3Dプリンターという考えには

115
00:06:16,045 --> 00:06:18,437
とても興奮を感じます

116
00:06:18,437 --> 00:06:21,940
加えて 連続的に成長させるため

117
00:06:21,940 --> 00:06:24,474
層構造がなくなって
均質になります

118
00:06:24,474 --> 00:06:26,564
表面構造がなく

119
00:06:26,564 --> 00:06:29,057
なめらかなのが分かるでしょう

120
00:06:29,057 --> 00:06:33,297
3Dプリンターで作られた部品の
力学的性質は

121
00:06:33,297 --> 00:06:37,593
印刷した方向に依存するというのは
よく知られていますが

122
00:06:37,593 --> 00:06:41,354
これは層構造によるものです

123
00:06:41,354 --> 00:06:43,699
しかしこのように
成長させることで

124
00:06:43,699 --> 00:06:47,368
物質特性が印刷方向に
依存しなくなります

125
00:06:47,368 --> 00:06:50,317
射出成型された部品のようで

126
00:06:50,317 --> 00:06:53,729
従来の3Dプリンターで作られたものとは
大きく異なります

127
00:06:53,729 --> 00:06:56,389
加えて

128
00:06:56,389 --> 00:07:00,835
高分子化学の知識を
丸ごと投入して

129
00:07:00,835 --> 00:07:04,826
3Dプリントされるオブジェクトに
ほしい性質を生み出す

130
00:07:04,826 --> 00:07:07,868
化学反応をデザインすることができます

131
00:07:07,868 --> 00:07:09,205
(拍手)

132
00:07:09,205 --> 00:07:11,719
できあがりましたね
ほっとしました

133
00:07:14,049 --> 00:07:17,627
本番の舞台になるとうまくいかないというのは
よくあることですから

134
00:07:18,177 --> 00:07:21,056
素材に優れた力学的性質を
持たせることもできます

135
00:07:21,056 --> 00:07:23,494
高い弾性あるいは
緩衝性を持つ

136
00:07:23,494 --> 00:07:25,955
高分子弾性体を
使うことができます

137
00:07:25,955 --> 00:07:29,368
振動の制御や優れたスニーカーといった
応用が考えられます

138
00:07:29,368 --> 00:07:31,978
非常に強い素材

139
00:07:32,608 --> 00:07:34,494
高い強度重量比を持つ素材

140
00:07:34,494 --> 00:07:38,517
非常に優れた高分子弾性体を
作り出すことができます

141
00:07:38,517 --> 00:07:41,242
どうぞ手に取ってご覧ください

142
00:07:41,242 --> 00:07:43,878
優れた物質特性です

143
00:07:43,878 --> 00:07:47,293
最終製品に使える特性を

144
00:07:47,293 --> 00:07:50,973
パーツに持たせることができて

145
00:07:50,973 --> 00:07:54,073
画期的なスピードで
作れるとなれば

146
00:07:54,073 --> 00:07:56,860
製造過程を大きく変えられる
可能性があります

147
00:07:56,860 --> 00:07:59,716
現在製造業界が
取り組んでいるものに

148
00:07:59,716 --> 00:08:02,678
「デジタルスレッド」と
呼ばれるものがあります

149
00:08:02,678 --> 00:08:07,717
CADによる設計から プロトタイプを経て
製造まで 一連の流れで行います

150
00:08:07,717 --> 00:08:10,440
多くの場合
このデジタルスレッドが

151
00:08:10,440 --> 00:08:12,872
プロトタイプのところで切れていて
製造まで行けません

152
00:08:12,872 --> 00:08:16,587
パーツの多くが最終製品の性質を
持っていないためです

153
00:08:16,587 --> 00:08:19,228
今や設計からプロトタイプ 製造へと

154
00:08:19,228 --> 00:08:23,227
全体を通してデジタルスレッドを
つなげられるようになり

155
00:08:23,227 --> 00:08:26,176
あらゆる可能性が広がります

156
00:08:26,176 --> 00:08:31,129
高い強度重量比を持つ
優れた格子特性に取り組む

157
00:08:31,129 --> 00:08:33,080
高燃費車から

158
00:08:33,080 --> 00:08:36,508
新しいタービン翼まで 
あらゆる素晴らしいものです

159
00:08:37,467 --> 00:08:42,623
緊急の状況で
ステントが必要な時

160
00:08:42,623 --> 00:08:46,593
医者は標準サイズのものを

161
00:08:46,593 --> 00:08:48,822
棚から取り出す代わりに

162
00:08:48,822 --> 00:08:51,588
患者の血管に合わせて

163
00:08:51,588 --> 00:08:54,789
設計されたステントを使えます

164
00:08:54,789 --> 00:08:58,038
緊急の際に
リアルタイムでプリントし

165
00:08:58,038 --> 00:09:02,277
18ヶ月すると消える性質を
持ったステントです

166
00:09:02,277 --> 00:09:05,633
あるいはデジタル歯科では
このような構造を

167
00:09:05,633 --> 00:09:08,814
患者が椅子に座っている間に
作ることができます

168
00:09:08,814 --> 00:09:11,530
ノースカロライナ大学の
私の学生たちの作った

169
00:09:11,530 --> 00:09:13,504
構造を見てください

170
00:09:13,504 --> 00:09:16,313
目を見張るような
マイクロスケール構造です

171
00:09:16,313 --> 00:09:19,309
ナノサイズについては
既に優れた製造技術があります

172
00:09:19,309 --> 00:09:23,379
10ミクロン以下のサイズについては
ムーアの法則が駆動してきました

173
00:09:23,379 --> 00:09:25,571
その面ではとても
うまくいっています

174
00:09:25,571 --> 00:09:29,241
しかし10ミクロンから
1000ミクロンの間という

175
00:09:29,241 --> 00:09:31,371
中規模のものを作るのが
難しいのです

176
00:09:31,371 --> 00:09:33,614
半導体産業の
減法的技術は

177
00:09:33,614 --> 00:09:35,290
この領域では
上手く機能しません

178
00:09:35,290 --> 00:09:37,159
ウエハーを上手く
エッチングできません

179
00:09:37,159 --> 00:09:39,109
しかしこの製造技術は

180
00:09:39,109 --> 00:09:41,594
とても静かに
底から物を成長させていく

181
00:09:41,594 --> 00:09:43,590
加法的製造技術で

182
00:09:43,590 --> 00:09:45,843
素晴らしい物を
数十秒で作れ

183
00:09:45,843 --> 00:09:47,932
新しいセンサー技術

184
00:09:47,932 --> 00:09:50,417
新しい薬物送達技術

185
00:09:50,417 --> 00:09:54,149
新しいラボ・オン・チップ など
大きな可能性が開けます

186
00:09:55,149 --> 00:09:59,983
ですから最終製品となりうる
性質を持つパーツを

187
00:09:59,983 --> 00:10:02,816
リアルタイムで作れることで

188
00:10:02,816 --> 00:10:05,792
3D製造の夢が本物になります

189
00:10:05,792 --> 00:10:08,992
これは私たちにとって
非常にエキサイティングなことで

190
00:10:08,992 --> 00:10:15,589
これはハードウェアとソフトウェアと
分子科学の交わる部分だからです

191
00:10:15,589 --> 00:10:19,965
この優れたツールによって
世界のデザイナやエンジニアにどんなことができるようになるか

192
00:10:19,965 --> 00:10:22,029
目にするのが待ち遠しいです

193
00:10:22,499 --> 00:10:24,618
どうもありがとうございました

194
00:10:24,618 --> 00:10:29,727
(拍手)