WEBVTT

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

00:00:02.993 --> 00:00:05.152
今日この場で
ご紹介できるのを

00:00:05.152 --> 00:00:07.092
とても喜ばしく思っています

00:00:07.092 --> 00:00:10.056
新しい付加製造技術で

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

00:00:12.513 --> 00:00:14.231
これをご覧ください

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

00:00:18.549 --> 00:00:21.800
同心測地線の集まりで

00:00:21.800 --> 00:00:24.795
それぞれが中心と
繋がっています

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

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

00:00:35.290 --> 00:00:38.879
フライス加工でも
作れません

00:00:39.470 --> 00:00:42.117
3Dプリンターの仕事です

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

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

00:00:50.664 --> 00:00:53.221
挑戦したいと思います

00:00:53.221 --> 00:00:55.440
どうか幸運を祈ってください

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

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

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

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

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

00:01:18.346 --> 00:01:20.417
マイクロエレクトロニクスにも

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

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

00:01:24.945 --> 00:01:26.997
繰り返し印刷して
作り上げますが

00:01:26.997 --> 00:01:29.399
これも２次元印刷技術です

00:01:30.099 --> 00:01:33.657
私は化学者であり 
材料科学者です

00:01:33.657 --> 00:01:36.711
私の共同考案者もまた
材料科学者で

00:01:36.711 --> 00:01:39.010
１人は化学者 
１人は物理学者ですが

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

00:01:41.936 --> 00:01:45.621
新しいアイデアというのは
得てして

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

00:01:50.884 --> 00:01:52.751
私たちの場合もそうでした

00:01:53.591 --> 00:01:56.122
私たちが触発されたのは

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

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

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

00:02:11.050 --> 00:02:13.520
リアルタイムで

00:02:13.520 --> 00:02:15.749
材料の無駄もなく

00:02:15.749 --> 00:02:18.011
できあがっていくんです

00:02:18.011 --> 00:02:19.688
ちょうどあの映画みたいに

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

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？

00:02:26.384 --> 00:02:28.450
これは難題でした

00:02:28.450 --> 00:02:31.817
もしそれができたなら

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

00:02:35.671 --> 00:02:37.666
３つの問題を解決できます

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

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)

00:02:47.281 --> 00:02:49.417
層を重ねていく
というプロセスは

00:02:49.417 --> 00:02:52.319
力学的性質の弱さを
もたらしますが

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

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

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

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

00:03:10.151 --> 00:03:12.912
3D製造の問題を
解決できるのです

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

00:03:17.953 --> 00:03:20.553
よく知られたことを
使っています

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

00:03:27.152 --> 00:03:30.099
光と酸素は逆方向に作用します

00:03:30.099 --> 00:03:32.171
光は樹脂を

00:03:32.171 --> 00:03:35.295
液体から固体に変えます

00:03:35.295 --> 00:03:38.829
酸素はこのプロセスを阻害します

00:03:38.829 --> 00:03:42.080
だから光と酸素は化学的に

00:03:42.080 --> 00:03:44.588
正反対の働きをするわけです

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

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

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

00:03:53.739 --> 00:03:56.125
これには３つの
構成要素があります

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

00:04:00.326 --> 00:04:02.205
液体を保持します

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

00:04:04.621 --> 00:04:06.362
これについては
後ほど説明します

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

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

00:04:12.481 --> 00:04:16.285
３番目の要素は
貯水槽の下にある

00:04:16.285 --> 00:04:18.305
デジタル投影システムで

00:04:18.305 --> 00:04:21.577
紫外線領域の
光を投影します

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

00:04:25.271 --> 00:04:28.150
これは複合的で
特別なものです

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

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

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

00:04:37.716 --> 00:04:41.130
台が降りてきて

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

00:04:45.309 --> 00:04:47.148
２次元的なパターンが

00:04:48.008 --> 00:04:51.370
窓に張り付いた形でできます

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

00:04:54.922 --> 00:04:58.451
新しい樹脂を入れ 
再配置する—

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

00:05:01.400 --> 00:05:03.234
しかし私たちの特別な窓を使うと

00:05:03.234 --> 00:05:06.563
光を当てている間

00:05:06.563 --> 00:05:08.096
下から酸素が上がって来て

00:05:09.256 --> 00:05:11.926
反応を阻害することで

00:05:11.926 --> 00:05:14.550
死角を作ることができます

00:05:14.550 --> 00:05:18.869
この死角は
厚さが数十ミクロンで

00:05:18.869 --> 00:05:22.096
赤血球の２、３個分です

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

00:05:24.627 --> 00:05:26.577
オブジェクトを
引き上げていきます

00:05:26.577 --> 00:05:28.969
サイエンス誌の論文に
書きましたが

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

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

00:05:37.374 --> 00:05:40.439
光 光量 硬化線量

00:05:40.439 --> 00:05:42.401
粘度 形状

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

00:05:46.697 --> 00:05:49.460
結果はとても
目覚ましいものです

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

00:05:54.336 --> 00:05:56.170
業界を一変させられます

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

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

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

00:06:07.803 --> 00:06:11.866
化学技術者として
熱伝導の問題と

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

00:06:16.045 --> 00:06:18.437
とても興奮を感じます

00:06:18.437 --> 00:06:21.940
加えて 連続的に成長させるため

00:06:21.940 --> 00:06:24.474
層構造がなくなって
均質になります

00:06:24.474 --> 00:06:26.564
表面構造がなく

00:06:26.564 --> 00:06:29.057
なめらかなのが分かるでしょう

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

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

00:06:37.593 --> 00:06:41.354
これは層構造によるものです

00:06:41.354 --> 00:06:43.699
しかしこのように
成長させることで

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

00:06:47.368 --> 00:06:50.317
射出成型された部品のようで

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

00:06:53.729 --> 00:06:56.389
加えて

00:06:56.389 --> 00:07:00.835
高分子化学の知識を
丸ごと投入して

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

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

00:07:07.868 --> 00:07:09.205
(拍手)

00:07:09.205 --> 00:07:11.719
できあがりましたね
ほっとしました

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

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

00:07:21.056 --> 00:07:23.494
高い弾性あるいは
緩衝性を持つ

00:07:23.494 --> 00:07:25.955
高分子弾性体を
使うことができます

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

00:07:29.368 --> 00:07:31.978
非常に強い素材

00:07:32.608 --> 00:07:34.494
高い強度重量比を持つ素材

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

00:07:38.517 --> 00:07:41.242
どうぞ手に取ってご覧ください

00:07:41.242 --> 00:07:43.878
優れた物質特性です

00:07:43.878 --> 00:07:47.293
最終製品に使える特性を

00:07:47.293 --> 00:07:50.973
パーツに持たせることができて

00:07:50.973 --> 00:07:54.073
画期的なスピードで
作れるとなれば

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

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

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

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

00:08:07.717 --> 00:08:10.440
多くの場合
このデジタルスレッドが

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

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

00:08:16.587 --> 00:08:19.228
今や設計からプロトタイプ 製造へと

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

00:08:23.227 --> 00:08:26.176
あらゆる可能性が広がります

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

00:08:31.129 --> 00:08:33.080
高燃費車から

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

00:08:37.467 --> 00:08:42.623
緊急の状況で
ステントが必要な時

00:08:42.623 --> 00:08:46.593
医者は標準サイズのものを

00:08:46.593 --> 00:08:48.822
棚から取り出す代わりに

00:08:48.822 --> 00:08:51.588
患者の血管に合わせて

00:08:51.588 --> 00:08:54.789
設計されたステントを使えます

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

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

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

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

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

00:09:11.530 --> 00:09:13.504
構造を見てください

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

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

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

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

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

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

00:09:31.371 --> 00:09:33.614
半導体産業の
減法的技術は

00:09:33.614 --> 00:09:35.290
この領域では
上手く機能しません

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

00:09:37.159 --> 00:09:39.109
しかしこの製造技術は

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

00:09:41.594 --> 00:09:43.590
加法的製造技術で

00:09:43.590 --> 00:09:45.843
素晴らしい物を
数十秒で作れ

00:09:45.843 --> 00:09:47.932
新しいセンサー技術

00:09:47.932 --> 00:09:50.417
新しい薬物送達技術

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

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

00:09:59.983 --> 00:10:02.816
リアルタイムで作れることで

00:10:02.816 --> 00:10:05.792
3D製造の夢が本物になります

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

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

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

00:10:19.965 --> 00:10:22.029
目にするのが待ち遠しいです

00:10:22.499 --> 00:10:24.618
どうもありがとうございました

00:10:24.618 --> 00:10:29.727
(拍手)