高面積高速印刷

高面積ラピッドプリンティング（HARP）は、大きな物体を高速で連続的に高スループットで印刷することを可能にするステレオリソグラフィー（SLA）法です（図1）。^[1]この方法は、従来のSLA製造プロセスに関連する欠点に対処するために、ノースウェスタン大学のミルキン研究グループによって2019年に導入されました。SLAに関連する重合反応は非常に発熱的なプロセスであるため、高スループットで物体を製造すると高温になり、構造欠陥が発生する可能性があります。HARPは、システムから熱を取り除いて樹脂を冷却する固体-液体スリップ境界（図2 ^[1]）を利用することでこの問題に対処します。これにより、他のSLAプロセスに固有の温度関連の欠陥なしに、大きな構造物を迅速に製造できます。

積層造形法、または3Dプリンティングは、従来の製造プロセスではアクセスできない複雑な構造の迅速なプロトタイピングを可能にし、組織工学や高強度材料の製造に具体的に応用されています。^{[2] [3] [4] [5] [6] SLAはそのようなアプローチの1つで、通常は}紫外線を使用して垂直に移動するプレート上で光活性樹脂を硬化させます。^[7]ステレオリソグラフィーは、垂直に移動するプレートとバットの底の間に連続した2Dレイヤーを印刷して3次元（3D）オブジェクトを構築することで従来実現されています。このプロセスは、各レイヤーを樹脂バットの底から機械的に切り離してからでないと、次のレイヤーを印刷できないため、時間がかかります。最近の進歩では、バットの底と重合オブジェクトの間に酸素の「デッドゾーン」を使用して、連続液体界面生成（CLIP）を実現しています。^{[8] [9]}重合物体が樹脂槽の底に接触しなくなるため、機械的な切断は不要となり、CLIPは連続的なステレオリソグラフィープロセスとなります。Carbon 3DはCLIPを使用して、従来のSLA方式よりも約100倍速く部品を製造しています。ただし、この印刷速度では、発熱重合反応から発生する熱により、印刷物が変形する可能性があります。^{[1] [9] [10]}

HARP は、樹脂の下の循環するフッ素化オイル層を利用して、オイルと樹脂の境界で熱を取り除き、システムを冷却します (図 2 ^[1] )。フッ素化オイルは、固体と液体の滑り境界の形成をサポートする速度で循環されるため、印刷されたオブジェクトと透明な容器との間の接着力が低くなります。滑り境界により、界面全体のトポロジと温度の両方が均一になり、CLIP よりも大幅に高いスループットで連続印刷が可能になります。熱が樹脂からオイルに効果的に伝達されるため、熱放散はフッ素化オイルと高温の重合樹脂との直接接触の結果です。その後、高温のオイルは反応槽から流出し、冷却され、濾過されてからシステムに再導入されます。このようにして、システムの温度を制御できます。SLA プロセスで冷却なしで高スループットで小さな構造を印刷した場合でも、目的の構造が変形する温度になります (図 3A ^[1] )。対照的に、HARPを冷却と併用すると、部品の品質を低下させることなく、温度が著しく低下することが観察されます（図3C ^{[1] ）。HARPは従来のステレオリソグラフィー樹脂とも互換性があり、これはポリウレタンアクリレート、}ブタジエンゴム、およびシリコンカーバイド セラミックで実証されています。執筆時点で、HARPはSLA 3Dプリントに基づくこれまでで最大の構造（0.30 x 0.30 x 1.2メートル）を約3時間で印刷しました（図1 ^[1]）。

チャド・ミルキン教授、ジェームズ・ヘドリック博士、デビッド・ウォーカー博士は、HARP プラットフォームを商品化することを目的として Azul3D (旧 CDJ Technologies) を設立しました。^{[引用が必要]}