生産工学・加工学

3Dプリンタ

髪の毛の太さの10分の1以下の小さなモノを作る3Dプリンタ


溝尻瑞枝先生

長岡技術科学大学 工学部 工学課程 機械工学分野(工学研究科 工学専攻 機械工学分野)

出会いの一冊

図解入門 よくわかる光学とレーザーの基本と仕組み

潮秀樹(秀和システム)

光自体は身近なものですが、波(電磁波)としては理解しにくいところもあると思います。光がどういう物理で考えられているかを理解すると、特殊な光であるレーザも理解しやすいと思います。

こんな研究で世界を変えよう!

髪の毛の太さの10分の1以下の小さなモノを作る3Dプリンタ

電気回路をプリンタで作る

私の研究は、髪の毛の太さの10分の1以下の小さなモノを作るための3Dプリンタを作る研究です。一般的な3Dプリンタで作製されるモノは手で持てるサイズですが、もし、金属のような導電性の材料を目に見えないサイズでプリントできる技術があれば、電気回路や小さな機械もプリントできるのではと考え研究しています。

フェムト秒レーザで金属をプリント

具体的には、フェムト秒レーザという特殊な光を使って、金属イオンを含む原料インクから金属を析出させて造形します。フェムト秒レーザはパルスレーザであり、パルス幅は1000兆分の1秒程度の非常に短い時間に圧縮されたエネルギーです。また、レーザパルスをレンズで直径0.001 mm程度に集光して空間的にも圧縮し、時間・空間的に非常に高密度なエネルギーを材料に照射することができます。

その結果、レーザ波長に対して透明な吸収のない原料インクに照射しても、焦点近傍だけでは吸収が生じます。吸収されたエネルギーは光から熱へ変換され、その熱により金属が還元析出されますので、レーザ焦点をペン先のように原料インク内で走査することで微細構造を描けます。現在は様々な金属を造形できる技術となるよう、原料インクの開発や金属の析出現象を観測しています。

私自身、レーザ加工に興味を持ったのは、大学入学後に講義を受けてからです。機械・材料系の学科に入学しましたが、大学で学ぶうちにレーザという特殊な光と材料の相互作用は分からないことが多く、原理現象を明らかにしながら役に立つ技術にしていくという研究の面白さを知りました。

フェムト秒レーザ3次元微細造形装置と造形例
フェムト秒レーザ3次元微細造形装置と造形例
テーマや研究分野に出会ったきっかけ

大学入学時には、ロボットに興味があり学科を選びました。機械・材料系の学科でしたので、学部2年生までは両方の専門基礎の勉強をし、その中で考えてもみなかったレーザ加工の研究がとても面白そうだと思い、コース選択時には材料系の方に進みました。

先生の研究報告(論文など)を見てみよう

「フェムト秒レーザ光熱還元3次元金属微細造形に関する研究」

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先生の分野を学ぶには
もっと先生の研究・研究室を見てみよう
学生たちはどんなところに就職?

◆主な業種

(1) 一般機械・機器、産業機械(工作機械・建設機械等)等

(2) 電気機械・機器(重電系は除く)

(3) 精密機械・機器(医療機器・光学機器を除く)

◆主な職種

(1) 設計・開発

(2) 生産技術(プラント系以外)

(3) 基礎・応用研究、先行開発

◆学んだことはどう生きる?

レーザ加工機など工作機械メーカーや、精密機器、材料などの業界で、研究開発、生産技術などの業務をしています。レーザや材料等の専門知識も役に立つと思いますが、国内外の学会での研究発表や、研究を通して課題を解決した経験は、どんな分野でも生かされるのではないかと思います。

先生の学部・学科は?

機械工学分野ではありますが、従来の「機械」にとらわれない、ナノ材料、光、エネルギー、バイオなど機械を使った先端的な研究に取り組んでいる先生が多くいます。学部3年生から高専生が多く編入してきて多様な背景を持った同級生とともに、3年生の9月から研究室に配属されて研究に取り組むことができます。4年生の後半は、実務訓練という長期インターンシップがあり、実践力を養えます。

先生の研究に挑戦しよう!

中高生におすすめ

ものがわかるということ

養老孟司(祥伝社)

「わかる」ということはどういうことなのか、明確な言葉で説明されることで気づくことがありました。私はまだまだ分かっていないということが分かりました。


光とは何か?

監修:江馬一弘(ニュートンプレスNewton別冊)

絵を利用して専門的な内容も視覚化されており、光を理解するうえでとても分かりやすい本でした。光の導入書として、これを足掛かりにより深く勉強できそうです。


はじめまして量子力学 ふしぎがいっぱいミクロの世界

シェダード・カイド=サラーフ・フェロン、エドゥアール・アルタリーバ、監訳:橋本幸士、訳:鈴木真奈美(化学同人)

絵本なので子供用と思いましたが、内容はとても噛みくだいて書いてあり面白い本でした。量子力学とは何だろうというところから読み始めるのも、ある程度基礎的な知識があっても面白いと思いました。

一問一答
Q1.18才に戻ってもう一度大学に入るならば、学ぶ学問は?

同じ機械・材料系か応用物理

Q2.感動した/印象に残っている映画は?

『ショーシャンクの空に』『ゴジラ』

Q3.研究以外で、今一番楽しいこと、興味を持ってしていることは?

お城巡り

Q4.好きな言葉は?

為せば成る


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