0.6秒でミリメートルサイズの物体が印刷可能に

清华大学の戴瓊海院士チームが5年をかけて開発した計算ホログラフィック光場（DISH）3次元プリンティング技術が、従来の3Dプリンティングにおける速度と精度の根本的なジレンマを打破した。ミリメートルサイズの複雑構造における印刷露光時間を0.6秒まで短縮し、体積3Dプリンティング分野における新記録を達成し、生物医学やマイクロ・ナノ製造などの先端分野に新たな技術ソリューションを提供していることが12日、同大学への取材で分かった。関連成果は同日、国際学術誌「ネイチャー」にオンライン掲載された。科技日報が伝えた。

今回開発されたDISH3次元プリンティング技術は、計算光学を光場情報のキャプチャから実体構築へと逆方向に応用し、計算イメージングの逆プロセスに基づくシステム設計を通じて、情報取得から実体製造への技術的飛躍を実現した。研究チームは、多視点光場の高速制御、焦点深度拡張のためのホログラムパターン最適化、デジタル自己適応光学による高精度光路補正などの重要課題を克服し、高次元光場の操作による3次元実体構築を中核として、複数の技術的ブレイクスルーを達成した。

同技術の露光速度は従来の体積プリンティングに比べ数十倍向上し、0.6秒でミリメートルレベルの構造印刷が可能である上、超短時間露光により材料の流動影響を大幅に低減し、水に近い低粘度の希薄溶液から高粘度樹脂まで、あらゆる種類のプリンティング材料に対応できる。また、自己適応光学校正とホログラフィックアルゴリズムの融合により、同一パラメータ下での焦点深度を50マイクロメートルから1センチメートルへと拡張し、1センチメートル範囲内で光学分解能を安定的に11マイクロメートルに維持。印刷物の最も細かい独立特徴は12マイクロメートルに達する。さらに、印刷容器に特別な設計や高精度な機械運動を必要とせず、流体パイプ内での大量連続印刷も可能となり、応用シーンが大幅に広がった。

同成果は今後、組織工学やハイスループット創薬スクリーニングにおける生体内プリンティング、光子計算デバイスやマイクロモジュールの産業的量産などに応用できるほか、多材料積層プリンティングの実現も期待され、フレキシブルエレクトロニクスやマイクロロボット分野の発展を促進する見通しだ。（編集YF）

「人民網日本語版」2026年2月13日