3Dプリントの新時代？驚異の極細ファイバーを作る「3DPX」技術とは

自然界は常に私たちを驚かせ、そして技術革新のヒントを与えてくれます。その好例が、イリノイ大学アーバナ・シャンペーン校の研究チームが発表した新しい3Dプリント技術「3DPX」。この画期的な手法では、直径わずか1.5ミクロンの超極細ファイバーを作ることができます。

この技術が実現すれば、ロボット工学、医療、素材開発などの分野で新たな応用が期待されます。一体どのような仕組みなのか、詳しく見ていきましょう。

「3DPX」ってどんな技術？

「3DPX」は正式には「溶媒交換を用いた埋め込み型3Dプリント（Embedded 3D Printing by Solvent Exchange）」と呼ばれる技術です。最大の特徴は、ゲル状の支持材（レオロジーサポートゲル）を使って、極細のファイバー構造を安定的に造形できること。

通常、直径1.5ミクロンほどの極細ファイバーを3Dプリントするのは難しく、重力によって自重で崩れてしまうのが課題でした。しかし、「3DPX」ではゲルの中でプリントすることで重力の影響を最小限に抑え、細くて複雑な繊維構造を作ることができるのです。

研究チームによると、成功の鍵は以下の3点にあります。
ゲルの粘弾性（レオロジー）の調整 → ファイバーの安定性を確保
ポリマー、溶媒、非溶媒の組み合わせ → 高精度な繊維構造を作れるように設計
最適なノズルサイズ → 5ミクロンのノズルで1.5ミクロンのファイバーを実現

これにより、従来の方法では難しかった超極細ファイバーのプリントが可能になりました。

3DPX方式で3Dプリントされた形状（イリノイ大学）

自然界に学ぶ！3Dプリント × バイオミミクリー（生物模倣）

この研究の背景には、「自然界の構造を再現したい」という思いがあります。

例えば、

• クモの糸の驚異的な強度
• 卵の殻が持つ保護機能
• 昆虫が獲物を捕らえるための強靭なシルク

これらの生物が持つ特性は、私たちの生活にも応用できる可能性を秘めています。そのため、3Dプリンティングと**バイオミミクリー（生物模倣）**を組み合わせることで、新しい材料開発が進められています。

3DPXが生み出す新しい可能性とは？

この技術が実用化されると、様々な分野で活躍することが期待されています。

医療分野 → ドラッグデリバリー（薬の送達システム）や超精密なマイクロ流体デバイスの開発
電子機器 → 超小型センサーや精密な配線の作成
素材開発 → 軽量で強度の高い新素材の研究

すでに研究チームは、エラストマー（弾性材料）、PVC（塩化ビニル）、ポリスチレン（PS）などの異なる素材を用いて試作を行い、その可能性を実証しています。

まだ課題も…今後の展望

「3DPX」は非常に革新的な技術ですが、まだ乗り越えなければならない課題もあります。

造形の安定性向上 → さらに微細な構造を安定して作れるように改良が必要
材料の最適化 → さまざまなポリマーや化学物質との相性を研究
大規模生産への対応 → 実用化するための生産技術の確立

しかし、研究チームはすでに初期の成功を収めており、今後の進展に大きな期待が寄せられています。

参照：https://www.nature.com/articles/s41467-025-55972-1