3Dプリンティングプラットフォームが複雑な電動機械を迅速に製造

3Dプリンティングプラットフォームが複雑な電動機械を迅速に製造 複数の機能性材料を用いた3Dプリンティングの課題を克服し、MITの研究者たちは数時間で電動リニアモーターを製造しました。 Adam Zewe | MIT News 公開日: 2026年2月18日 報道関係者からのお問い合わせ 広報担当: MIT Media Relations メール: expertrequests@mit.edu 電話: 617-253-2700 メディアダウンロード ↓ 画像をダウンロード キャプション: MITの研究者たちは、複数の機能性材料を利用して、電動リニアモーターのような複雑な電子デバイスを数時間で完全にプリントできる3Dプリンティングプラットフォームを開発しました。出典: 画像: 研究者提供 *利用規約: MIT News officeウェブサイトでダウンロード可能な画像は、非営利団体、報道関係者、一般の方々がクリエイティブ・コモンズ 表示-非営利-改変禁止ライセンスの下で利用できます。提供された画像をサイズに合わせてトリミングする以外の変更はできません。画像を複製する際はクレジット表記を使用してください。下記にクレジット表記がない場合は、「MIT」とクレジットしてください。閉じる キャプション: MITの研究者たちは、複数の機能性材料を利用して、電動リニアモーターのような複雑な電子デバイスを数時間で完全にプリントできる3Dプリンティングプラットフォームを開発しました。出典: 画像: 研究者提供 前の画像 次の画像 自動化された機械のモーターが故障すると、忙しい工場の生産ラインが停止する可能性があります。エンジニアが交換部品を見つけられない場合、数百マイル離れた販売業者から注文する必要があり、コストのかかる生産遅延につながります。新しいモーターをその場で製造できれば、より簡単、迅速、安価になりますが、電動機械の製造には通常、特殊な設備と複雑なプロセスが必要であり、製造は少数の製造センターに限定されています。 複雑なデバイスの製造を民主化する取り組みとして、MITの研究者たちは、単一のステップで電動機械を完全に3Dプリントできるマルチマテリアル3Dプリンティングプラットフォームを開発しました。 彼らは、電気伝導性材料や磁性材料を含む複数の機能性材料を処理できるようにシステムを設計し、様々な形態のプリント可能な材料を扱える4つの押出ツールを使用しました。プリンターは、デバイスを一層ずつ製造する際に、ノズルを通して材料を押し出す押出機を切り替えます。 研究者たちはこのシステムを使用して、5種類の材料を用い、数時間で完全に3Dプリントされた電動リニアモーターを製造しました。モーターが完全に機能するためには、1つの後処理ステップしか必要ありませんでした。 組み立てられたデバイスは、より複雑な製造方法や追加の後処理ステップを必要とする類似のモーターと同等か、それ以上の性能を発揮しました。 長期的には、この3Dプリンティングプラットフォームは、廃棄物を大幅に削減しながら、ロボット、車両、または医療機器用のカスタマイズ可能な電子部品を迅速に製造するために使用できる可能性があります。 「これは偉業ですが、まだ始まりに過ぎません。グローバルサプライチェーンに依存するのではなく、その場でハードウェアを1ステップで製造できるようにすることで、製造方法を根本的に変える機会があります。このデモンストレーションにより、これが可能であることを示しました」と、MITのマイクロシステム技術研究所（MTL）の主任研究科学者であり、本日Virtual and Physical Prototyping誌に掲載された3Dプリンティングプラットフォームに関する論文のシニアオーサーであるLuis Fernando Velásquez-García氏は述べています。 論文には、電気工学・コンピュータサイエンス（EECS）の大学院生でリードオーサーのJorge Cañada氏とZoey Bigelow氏も参加しています。 より多くの材料 研究者たちは、材料をノズルから押し出してオブジェクトを一層ずつ製造するという、実績のある方法である押出3Dプリンティングに焦点を当てました。 電動機械を製造するために、研究者たちは、異なる機能を提供する複数の材料を切り替える能力が必要でした。例えば、デバイスは電流を流すための電気伝導性材料と、効率的なエネルギー変換のための磁場を生成する硬質磁性材料を必要とします。 ほとんどのマルチマテリアル押出3Dプリンティングシステムは、フィラメントやペレットのような同じ形態の2つの材料しか切り替えられませんが、研究者たちは独自に設計する必要がありました。彼らは、それぞれ異なる形態の原料を扱える4つの押出機を備えた既存のプリンターを改造しました。 彼らは、材料の要件と制限のバランスをとるために、各押出機を慎重に設計しました。例えば、電気伝導性材料は、誘電材料を劣化させる可能性がある過度の熱やUV光を使用せずに硬化できる必要があります。 同時に、最も性能の良い電気伝導性材料はインクの形態で提供され、圧力システムを使用して押し出されます。このプロセスは、溶融したフィラメントやペレットを押し出すために加熱ノズルを使用する標準的な押出機とは全く異なる要件を持っています。 「かなりのエンジニアリング上の課題がありました。私たちは、同じ印刷方法である押出の多くの異なる表現を、シームレスに1つのプラットフォームに統合する方法を見つける必要がありました」とVelásquez-García氏は述べています。 研究者たちは、戦略的に配置されたセンサーと新しい制御フレームワークを利用して、各ツールがプラットフォームのロボットアームによって一貫して拾い上げられ、置かれるようにし、各ノズルが正確かつ予測可能に移動するようにしました。 これにより、完成した機械の性能を損なう可能性のあるわずかなずれであっても、各層の材料が正しく配置されることが保証されます。 モーターの製造 プリンティングプラットフォームを完成させた後、研究者たちは、回転モーター（車のモーターなど）とは対照的に、直線運動を生成するリニアモーターを製造しました。リニアモーターは、ピックアンドプレイスロボット、光学システム、および荷物コンベアなどのアプリケーションで使用されます。 彼らは約3時間でモーターを製造し、完全な機能を実現するために、プリント後に硬質磁性材料を磁化するだけで済みました。研究者たちは、デバイスあたりの総材料コストは約50セントになると推定しています。彼らの3Dプリントモーターは、複雑な油圧アンプに依存する一般的なタイプの線形エンジンよりも数倍の作動力を生成することができました。 「このエンジンとその性能に興奮していますが、これは将来登場する多くの他の可能性のほんの一例であり、エレクトロニクスが製造される方法を劇的に変える可能性があるため、同様に刺激を受けています」とVelásquez-García氏は述べています。 将来的には、研究者たちは磁化ステップをマルチマテリアル押出プロセスに統合し、完全に3Dプリントされた回転電気モーターの製造を実証し、プラットフォームにさらに多くのツールを追加して、より複雑な電子デバイスのモノリシック製造を可能にしたいと考えています。 この研究は、Empiriko CorporationおよびLa Caixa Foundationからの資金提供を受けています。 この記事を共有する: X Facebook LinkedIn Reddit 印刷 論文: “Fully 3D-Printed Electric Motor Manufactured via Multi-Modal, Multi Material Extrusion” Gizmodo MITの研究者は、「約3時間で完全に機能するリニアモーターを製造できる」新しい3Dプリンティングプラットフォームを開発したと、Justin Caffier氏がGizmodoに報じています。研究チームは、「作業用モーターに必要な様々な材料を扱える十分な数の押出機を備えたプリンターを改造することで、そのようなデバイスの通常の製造時間を大幅に短縮し、材料コストを約0.50ドルにまで引き下げた」と説明しています。Gizmodo経由で全文を読む → 前の項目 次の項目 関連リンク Luis Fernando Velásquez-García マイクロシステム技術研究所 電気工学・コンピュータサイエンス学科 工学部 MIT Schwarzman College of Computing 関連トピック 研究 3Dプリンティング 積層造形 エレクトロニクス 材料科学・工学 マイクロシステム技術研究所 電気工学・コンピュータサイエンス（EECS） 工学部 MIT Schwarzman College of Computing 関連記事 MITの研究者が完全に3Dプリントされたエレクトロスプレーエンジンを開発 MITチームが完全に3Dプリントされたアクティブエレクトロニクスの実現に向け大きく前進 研究者、主要な3Dプリント部品でエレクトロニクスを製造