この新しい 3D プリンティング方法により、光ファイバーが安価になる可能性があります

Jan 26, 2024

エリザベス・モンタルバーノ | 2019 年 12 月 2 日

オーストラリアのシドニー工科大学の研究者が開発した新しい 3D プリンティングプロセスは、ガラス光ファイバーの製造コストを大幅に削減できる可能性があります。 これは、通信ネットワーク用の高価で有名な光ファイバーケーブルの製造コストの削減につながるだけでなく、新しい設計や用途にもつながる可能性があります。

研究チームを率いたジョン・カニング氏によると、現在の製造プロセスでは、正確に中心を合わせたファイバーコアを備えたチューブを旋盤で回転させる必要があり、これには多大な労力がかかるという。

新しいプロセスでは、プロセスの最も複雑な部分の 1 つであるジオメトリ要件の一部が緩和されます。

「積層造形では、繊維の形状を中心に置く必要はありません」とキャニング氏はプレス声明で述べた。 「これにより、ファイバー設計における最大の制限の 1 つが取り除かれ、ファイバー製造コストが大幅に削減されます。」

研究チームは、自分たちの研究に関する論文を Optics Letters 誌に発表しました。

製造における進化

研究者らは、彼らの発明は、3Dプリントされたプリフォームからポリマー材料を使用してファイバーを製造した以前の研究に基づいていると述べた。 これまで、ガラスの印刷には高温 (摂氏 1900 度以上) が必要であったため、この種の印刷プロセスでシリカを使用することは非常に困難でした。

「材料の新しい組み合わせとナノ粒子の統合のおかげで、シリカプリフォームの3Dプリントが可能であることを示しました」とキャニング氏はプレス声明で述べた。

シリカガラスを製造するために、キャニング氏と彼のチームは、直接光投影法 (DLP) 3D プリンターを使用しました。これは市販されており、通常はポリマーオブジェクトの作成に使用されます。 このタイプの製造では、プリンターはデジタル光プロジェクターを使用して光反応性モノマーを重合させます。

シリカ オブジェクトを作成するには、使用する材料だけでなくプロセスも変更する必要がありました。 材料面では、研究者らはモノマーにシリカナノ粒子を重量で50パーセント以上の量で添加した。

次に、コア用の穴を備えた円筒形の物体を 3D プリントで設計し、その穴にポリマーとナノ粒子の混合材料を挿入しました。 しかし今回は配合を少し変更し、シリカナノ粒子にゲルマノシリケートを加えた。 これにより、より高い屈折率が生じ、さまざまなドーパントの統合が可能になった、と研究者らは述べた。

プロセスの次のステップでは、脱結合と呼ばれる独自の加熱プロセスが必要でした。このプロセスでは、材料混合物からポリマーが除去され、分子間力によって結合されたシリカ ナノ粒子のみが残ります。

最後に、さらに温度を上げることで、研究者らはナノ粒子を融合させて線引塔に挿入できる固体構造にし、そこで再び加熱して物体を引っ張って光ファイバーを作成した。

商品化までの道のり

プロセスを検証するために、研究者らはマルチモードまたはシングルモードファイバーの作成に使用できる標準的なゲルマノシリケートファイバーと同等のプリフォームを製造したとキャニング氏は述べた。

最初に印刷した光ファイバーで高い光損失が観察されたとき、彼らは研究に限界に遭遇したことを認めた。 しかし、キャニング氏はその後、問題を特定し、改善に取り組んでいると述べた。

「光損失を制限するさらなる改善により、この新しいアプローチは、シリカ光ファイバーを製造する従来の旋盤ベースの方法に取って代わる可能性がある」と同氏はプレス声明で述べた。

現在の製造の代わりにこのプロセスを使用すると、製造コストや材料コストだけでなく、トレーニングや生産労働者が直面する危険因子も削減されるため、労働力の面でもコストが全体的に削減されるとキャニング氏は述べた。

チームは現在、この技術を改善し商業化するために、主流の商業繊維製造会社と提携することを模索している。 研究者らはまた、研究を加速し、この分野での新しい製造アプローチを推進したいと考えています。

エリザベス モンタルバーノは、20 年以上テクノロジーと文化について執筆しているフリー ライターです。 彼女はフェニックス、サンフランシスコ、ニューヨーク市に住み、プロのジャーナリストとして働いてきました。 自由時間には、サーフィン、旅行、音楽、ヨガ、料理を楽しんでいます。 彼女は現在、ポルトガル南西海岸の村に住んでいます。

1 月 28 ～ 30 日: 北米最大のチップ、ボード、システムのイベント、デザインコン 、25年目にシリコンバレーに戻ってきました！ 主要な教育カンファレンスおよび技術展示会であるこの 3 日間のイベントには、明日の技術を開発しようとしている高速通信および半導体業界の最も聡明な人材が集まります。 DesignCon は未来へのロケットです。 準備はできていますか?参加登録してください！

テキスト形式の詳細