ポーランド科学アカデミーは、高性能ポリマー複合材料の3Dプリントの問題を解決する新しい方法を提案しています3Dfy

2022年9月7日、Antarctic Bearは、ポーランド科学アカデミーの研究者が「高性能ポリマー複合材料の3Dプリント（3Dfy）」と呼ばれるプロジェクトを開始することを知りました。このプロジェクトの目的は、UD熱可塑性プリプレグテープを複合材料3Dプリントの原料として使用する革新的な印刷プロセスを提案することです。このアプローチの競争上の優位性は、原料材料の低コストと高品質の性能、および材料の多様性とエンドユーザーに対する開放性にあります。
連続繊維強化ポリマーの 3D プリントは、積層造形分野における長年の技術的課題でした。これは間接的に、大学から研究センター（DLR、NLR、ESA、JAXA、ORNL、フラウンホーファー研究所など）、そして産業界まで、開発チェーンのあらゆるリンクのプレーヤーが関与する非常に競争の激しい環境につながっています。これらの挑戦者には、中小企業分野で高度な技術革新を行っているスタートアップ企業（Markforged、Anisoprint、9T Labs、Arevo Labs、APS Technology Solutions、Continuous Composites など）や大企業（Boeing、Airbus、Ingersoll、CEAD など）が含まれます。
3Dfyプロジェクトは、カタルーニャ州ビジネス競争力庁ACCIóのEU MSCA共同基金TECNIOspring+プログラムの支援を受けて、スペインのジローナ大学で2019年から2021年にかけて最初のRDIフェーズを実施し、現在はポーランドの基礎技術研究所で継続されています。同時に、このプロジェクトは、EU MSCA共同基金PASIFICプログラム2022-2024の下、ポーランド科学アカデミーからも支援を受けました。
△3Dfyはポーランドの基礎技術研究所で連続繊維強化ポリマーの3Dプリントを行うことを目指しています。
最初のプロジェクトでは、 3Dfy は、連続繊維強化高性能熱可塑性ポリマー (PEI、PES、PEEK、PEKK など) 向けの新しい溶融フィラメント製造 3D プリント技術を提案しました。新規性は、工業用自動化繊維配置複合材製造プロセスにおいて、事前含浸フィラメントではなく、事前含浸複合テープを原料として使用することにあります。
3D プリントされた連続繊維強化ポリマーは、主に軽量で高い熱機械特性 (剛性、強度、破壊靭性、耐熱性、耐湿性、耐放射線性、耐薬品性) を持ち、過酷な負荷や環境条件下でも動作可能な用途を対象としており、航空宇宙、自動車、生体力学 (ツール/カッター、機能プロトタイプ、複雑なブラケット、ハウジング、パネル、高温エンジン部品、複雑なパイプ本体とコネクタ、キューブサット、ドローン/ドローン本体、小型風力タービンブレード、ロボット部品、スポーツ用品、人工インプラントなど) などの業界で使用されています。
最終的には、PASIFIC ポストドクターフェローシッププログラム (ポーランド科学アカデミーのフェローシッププログラム) の初代受賞者である Adi Adumitroaie 博士が、高性能ポリマー複合材料の 3D プリント (3Dfy) プロジェクトの実施を担当します。第1回PASIFICポストドクターフェローシッププログラムでは、60か国の科学者から合計348件の応募があり、15か国から35人の受賞者が選ばれ、ポーランド科学アカデミーで研究を行いました。彼らのプロジェクトは、物理科学と工学（奨学金 15 件）、生命科学（10 件）、社会科学と人文科学（10 件）の 3 つのグループにまたがる 17 の分野にわたります。

Adi Adumitroaie 博士が率いる 3Dfy プロジェクトは、高性能複合材料とその応用のための革新的な 3D 印刷処理方法の開発と実現可能性の実証を目指しています。このプロジェクトでは、複合材料に本質的に優れた機械的特性（剛性、強度など）をもたらす連続繊維強化材（カーボン、ガラスなど）や、3D プリントされた複合材料に優れた熱機械的特性（熱、化学、放射線、環境、摩耗、圧縮、破壊靭性など）をもたらす高性能熱可塑性マトリックス（PEEK、PEKK、PEI、PPS など）など、いくつかの側面が検討されました。
同様のポリマー印刷の問題に対処するための現在の最先端技術と比較すると、3Dfy プロジェクトの革新性は、新しいタイプの原料を処理できる新しいタイプの押出機ヘッドと、複合材料の 3D 印刷のための新しい方法と技術を提案していることにあります。社内独自の円形断面の含浸フィラメント（現在同じ市場セグメントの他の競合他社が行っているもの）の代わりに、市販の長方形断面の含浸複合テープが原料として使用されました。
3Dfy プロジェクトの中核となる内容は、 (a)複合 3D プリンター用の多相 (ポリマーマトリックスと強化繊維) 原材料、 (b)原材料の複合 3D 印刷処理技術、 (c)出力 3D 印刷複合材料の性能です。

したがって、3Dfy プロジェクトは、材料科学と技術 (強化繊維とポリマーマトリックスコンポーネント、それらの適合性、ポリマーマトリックスの配合、処理方法に応じて必要な添加剤と改質剤)、原料開発、プロセス技術、製品 (複合 3D 印刷押し出し機) の開発、デジタル製造、自動化と制御、複合材料の設計、分析、物理テスト、仮想モデリングとシミュレーション、プロセスと製品の検証など、多分野、マルチフィジックス、マルチスケールのコンテキストをカバーします。さらに、このプロジェクトは、PI の Dr. Adi Adumitroaie による以前の RDI を基盤としており、初期の RDI を継続し、TRL を増やし、技術を市場に投入することを目指しています。
プログラムについて詳しく知りたい場合は、ここをクリックしてください：https://www.ippt.pan.pl/en/news/ ... -fellowship-program

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