テキサス大学は、3Dプリントされたジルコニアバインダーを30分で除去できる超高速熱脱バインダー技術を開発した。

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2025年2月8日、アンタークティックベアは、テキサス大学（UTダラス）の研究者が、30分以内に接着剤を完全に除去できる新しい超高速熱脱脂（UFTD）技術を開発したことを知りました。研究チームは、3YジルコニアスラリーとTethon 3D社のセラミックステレオリソグラフィー（バット光重合）3Dプリンターを使用しました。
関連研究は、SSRN ウェブサイトで「30 分未満でセラミックスバット光重合を行うためのシングルステップ熱脱脂」という論文として公開されました。アクセスリンクは次のとおりです: https://papers.ssrn.com/sol3/papers.cfm?abstract_id=5096489

「30 分でクラウンを印刷し、それを焼結できると想像してみてください」と Tethon 3D の CEO である Trent Allen 氏は語ります。「当社は、セラミック積層造形において最も手頃な価格の材料とハードウェアを提供しています。ヘルスケア分野全体よりもはるかに価格に敏感な歯科市場に歓迎されるソリューションを提供したいと考えています。」
VPP は、高解像度と微細構造を実現する強力なセラミック 3D 印刷方法です。しかし、従来の熱脱バインダー（TD）プロセスでは、焼結前にバインダーを除去する必要があり、これには 20 ～ 100 時間かかります。この時間のかかるプロセスによりコストが増加し、生産が遅れるため、VPP の産業応用が制限されます。
△超高速熱脱脂（UFTD）プロセス。 (A)-(C) 室温、中温 (約 1050°C)、高温 (約 1400°C) での処理中に撮影した写真。(D) UFTD による 3YSZ 複合形状の焼結。(E) UFTD 脱脂原理の概略図。
UFTD は、多孔質グラファイトフェルトの真空熱分解と急速加熱を利用することで、構造の完全性を維持しながらバインダーの除去を加速します。この進歩により、従来の方法と比較して、処理時間は 40 ～ 200 分の 1 に、エネルギー消費量は 3,500 分の 1 に削減される可能性があります。
UFTD プロセスは、真空状態と高速加熱サイクルを組み合わせて、効率的な脱脂を実現します。熱プロファイルは、さまざまな温度で特定の滞留時間を伴う毎秒約 100°C の加熱速度で構成され、最終的には 1450°C で 2.5 分間焼結します。この最適化されたアプローチにより、ポリマー残留物が除去され、ひび割れや欠陥のないジルコニア部品の高品質な焼結準備が実現します。
△異なる処理段階でのサンプルの比較：（A）-（B）超高速熱脱脂（UFTD-30）処理後の白色グリーン体と黒色焼結サンプル。 (C) その後、空気中で熱処理（UFTD）すると色が白に変わります。
UFTD は、最大 100 時間かかり、エネルギーを大量に消費する焼結プロセスを必要とする従来の熱脱脂と比較して、時間とエネルギーの消費を大幅に削減します。従来の熱酸化から真空熱分解への移行により、ポリマーの分解が加速され、急速なガス排出が促進され、内部応力、材料の無駄、環境への影響が最小限に抑えられます。
急速な加熱速度にもかかわらず、UFTD は優れた機械的特性を維持しました。 UFTD 処理したサンプルの多孔度は、従来の脱脂処理した部品の多孔度と同等で、約 4.2% ～ 4.3% のままでした。結晶構造は良好に維持され、UFTD サンプルの結晶粒はより大きくなり、ビッカース硬度は 15.5 GPa と高く、従来のプロセスと同等です。
UFTD 法は、歯科用途、航空宇宙部品、電子機器用の精密印刷セラミック絶縁体など、迅速な生産サイクルを必要とする業界でセラミックの新たな可能性を切り開きます。 UFTD はセラミック積層製造における画期的な技術であり、部品の品質を維持しながら、脱脂時間を数日から数分に短縮します。この進歩により、VPP は工業規模のセラミック生産に効率的な方法となり、ターンアラウンドの迅速化、コストの削減、エネルギー消費の最小化を実現します。

テキサス大学は、3Dプリントされたジルコニアバインダーを30分で除去できる超高速熱脱バインダー技術を開発した。

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