SUPSI大学は複雑なセラミック構造を印刷するためのハイブリッド積層製造プロセスを開発

この投稿は warrior bear によって 2023-5-27 18:55 に最後に編集されました。

2023年5月27日、アンタークティックベアは、パドヴァ大学の研究者が複合セラミック構造を印刷するための新しいハイブリッド積層製造プロセスを開発したことを知りました。このプロセスは、オルトーナ教授の博士課程の学生であるマルコ・ペランコニによって開発され、博士論文を完成させるために使用されました。使用された3Dプリンターは、シントラテックキットから組み立てられました。
過去 20 年間、南スイス応用科学芸術大学 (SUPSI) のハイブリッド材料研究所 (HM ラボ) は、セラミック製造の最前線で活動してきました。 2019年、HM研究所所長のアルベルト・オルトーナ教授は、セラミック材料に対する多孔質3Dプリント技術の可能性を実証しました。
△ハイブリッド材料研究所のマルコ・ペランコニ氏（左端）とアルベルト・オルトーナ教授（右から3番目）とそのチーム。出典: Sintratec。
新しいハイブリッド積層造形プロセス<br /> ペランコニ氏は博士論文の中で、付加製造法を用いて複雑なセラミック構造を製造するための最適化されたプロセスを提案しました。この方法は、選択的レーザー焼結（SLS）技術とプレファブリケーションされたセラミックポリマー溶融浸透プロセスを含みます。まず、高微細孔性セラミックポリマープリフォームを3Dプリントします。次に、プリフォームを約1000°Cで熱分解してポリマーからセラミックへの変換を実現します。最後に、溶融シリコン浸透によって最終的な緻密化が行われ、高密度セラミック部品が得られます。

オープンパラメータによる多孔性制御
マルコ・ペランコニ博士が研究に使用した Sintratec キットは、世界初で唯一の SLS 組み立てキットです。この 3D プリンターは設定パラメータがオープンソースで、ペランコニ博士の研究に重要な役割を果たしました。「このキットを使用すると、粉末の表面温度、層の厚さ、レーザー速度、重なり間隔など、多くの印刷パラメータを変更することで、3Dプリント部品の多孔性を簡単に制御できます」とペランコニ氏は言います。「これらの要素を変更することで、SUPSIの材料エンジニアは理想的な多孔性（さらなる浸透に重要）を実現し、高品質の部品を得ることができました。」

複雑なセラミック構造<br /> このアプローチが複雑な構造の製造にどのように適用できるかを説明するために、ペランコニ氏の研究では、回転する立方体とジャイロスコープという異なるトポロジーを持つ 2 つの円筒形の多孔質構造に焦点を当てました。 Sintratec PA12 マシンで印刷し、セラミックに変換した後、結果として得られる部品は優れた機械的特性と熱的特性を示します。体積収縮は約 25% ありましたが、変形やマクロクラックはなく、元の形状を維持しました。 Pelanconi 氏によると、プロセスをさらに最適化することで、二軸強度をさらに 165 MPa も向上させることができるとのことです。

さまざまな業界での応用可能性
「セラミックカテゴリーの材料は、耐高温性、耐酸化性、耐熱衝撃性、強度など、鋼鉄にはない熱機械的特性を備えています」とペランコニは述べています。そのため、セラミックは、熱交換器、触媒支持体、再生器、燃焼器、または航空宇宙などの過酷な環境での使用に最適です。 HM 研究所の Marco Pelanconi が実施したこの革新的なアプローチは、幅広いプレセラミックポリマーからさまざまなセラミック材料を得るという研究アプローチにより、ハイテク業界で活用することができます。

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