ORNLとミシシッピ州立大学が協力し、大型ハイブリッド積層造形プロジェクトを推進

2024年9月24日、アンタークティックベアは、オークリッジ国立研究所（ORNL）とミシシッピ州立大学（MSU）先進複合材料研究所（ACI）が、現在空軍研究所（AFRL）によって開発されている大型3Dプリント会社のハイブリッド積層造形（AM）プロジェクトの主要技術パートナーとして、JuggerBot 3D LLCを支援するために選ばれたことを知りました。
△ミシシッピ ACI チームこれら 2 つの機関は、溶融粒子製造 (FGF) と直接インク書き込み (DIW) 複合材料製造の専門知識を有していることから、技術パートナーとして選ばれました。彼らは協力して、一貫した材料堆積のための信頼性の高いプロセスパラメータを開発し、複合材製造用の生産ツールを製造するために必要な手順を実証します。
2024年2月に発表された、国防研究技術担当次官室（OSD(R&E)）が資金を提供する400万ドルの議会助成金は、大規模ハイブリッド積層造形（LPAF）を推進し、防衛および航空宇宙産業に不可欠なより高速で安価なツールを製造することを目的としています。
△ ORNL チームこのプロジェクトでは、2 成分樹脂とペレット供給材料の押し出し技術を統合し、エポキシ樹脂やビニルエステルなどの高性能熱可塑性ポリマーと高度な熱硬化性樹脂インクを処理するシステムを開発します。 360 立方フィートの造形容積で設計されたこのシステムは、JuggerBot 3D の付加技術と同義の重要なプロセス制御を実証しています。プロジェクト全体は2025年12月までに完了する予定で、システム開発から包括的なモデリング、高度なツールパス開発まで、いくつかの技術開発段階を経ることになります。
プロジェクトがシステム開発および検証段階に移行すると、ORNL と MSU ACI の専門知識が重要になります。溶融粒子製造法（ペレット供給 3D 印刷とも呼ばれる）を含む革新的な付加製造技術の進歩で知られるオークリッジ国立研究所が、高度なツールパス生成ソフトウェアのサポートに選ばれました。
この選択は、JuggerBot 3D のビーズ特性評価システム (BCS) や JuggerBot 3D マテリアルカードのその他の機能など、複雑な AM 処理に焦点を当てた以前の共同研究開発契約 (CRADA) に基づいています。 ORNL と JuggerBot 3D は、業界で初めて、スライシングソフトウェアとプリンターハードウェアを強化し、熱硬化性樹脂と熱可塑性樹脂を独立して同時に処理できるようにします。そのため、JuggerBot 3D は熱硬化性材料カードも開発し、統合する予定です。
複合材技術の分野で高く評価されているミシシッピ州立大学の Advanced Composites Institute が、システムレベルの検証を主導します。このプロセスには、熱硬化性材料と熱可塑性材料の両方に対して確立されたプロセスパラメータの有効性を確保するための厳格な材料テストと評価 (MT&A) が含まれます。

ミシガン州立大学の ACI 研究エンジニアであるハンター・ワッツ氏は、このプロジェクトの影響を強調し、「迅速な結果が求められる業界において、生産に 12 ～ 18 か月かかる 6 桁のツール投資から、わずか数週間でコストを大幅に削減できるツール投資への移行は、米国にとって大きな推進力となります」と説明しています。
ワッツ氏はまた、このプロジェクトの協力精神を強調し、「JuggerBot 3D およびすべての参加者と協力して、この技術の開発だけでなく、この画期的な製造プロセスの導入を加速する機会を得られたことを嬉しく思います」と述べました。
技術開発は重要ですが、プロジェクトの真の価値はその長期的な影響にあります。このプログラムにより、長寿命航空機の生産スケジュールを加速し、コストを削減することで、航空宇宙および防衛部門は、進化する需要に比類のない精度で対応できるようになります。製造能力を高めることで、これらのイノベーションは戦闘速度で戦闘員をサポートし、高いストレスに耐えるように設計されたコンポーネントを提供します。その結果、開発された技術と収集されたデータにより、中型および大型の航空宇宙ツールや二次構造部品の積層造形が可能になります。

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