TECNALIAはバインダージェット技術を使用して、宇宙の極限環境に適応できるSiCセラミック部品を成形します。

2022年6月16日、Antarctic Bearは、TECNALIAがバインダージェッティング技術を使用して衛星光学ブラケットのシリコンカーバイドセラミック部品を製造したことを知りました。ニアネットフォーミング技術の使用により、後処理時間が短縮され、成形部品の品質が保証され、極限の宇宙環境でのセラミック材料の最先端アプリケーションへの新しい道が開かれました。
△シリコンカーバイドセラミック部品
TECNALIA は、知識を企業のビジネスチャンスと社会の GDP 成長に変えることに重点を置いた基礎研究と技術開発のセンターです。同社の産業・モビリティ（I&M）部門は、産業製品およびサービスの設計、製造、保守、廃棄に従事しており、また、過酷な条件下での用途向けの材料の開発にも取り組んでいます。
SENER Aeroespacial は、半世紀以上にわたり技術開発を通じて付加価値を提供してきた、宇宙、防衛、科学分野向けの高性能航空宇宙システムの大手サプライヤーです。同社は、欧州宇宙機関 (ESA) などの顧客と協力し、光学機械工学、大型移動構造物、機器およびインフラストラクチャ制御の分野における多分野にわたるプロジェクトに取り組んでいます。
X シリーズのバインダージェッティングテクノロジーの材料柔軟性により、TECNALIA は InnoventX システムを使用してさまざまな粉末材料を印刷できます。たとえば、チームは専門知識を活用して超硬合金や工具鋼を改良し、切削工具業界のパフォーマンスの最適化を推進したり、最先端の用途に必要な炭化ケイ素や酸化アルミニウムなどの機能性セラミック材料を機械加工したりしています。
△ SiCセラミック粉末。写真提供: Erik Børseth、Synlig.no
TECNALIA チームは、極端な温度、摩耗、腐食環境に耐える材料に関する豊富な経験を有しており、SENER Aeroespacial と欧州宇宙機関 (ESA) が衛星光学マウントの新しい製造方法を調査したかったときに、当然のパートナーとなりました。宇宙旅行の過酷な条件では、隣接するシステムとの互換性を保証するために、コンポーネントには高度な寸法安定性、熱膨張係数 (CTE)、優れた表面品質、および機械的特性が求められます。セラミックは、熱機械的安定性、高温性能、硬度、軽量性を備えているため、宇宙用途に最適です。TECNALIAは、この課題に対応するために必要な材料とプロセスのノウハウを提供します。
TECNALIA のプロジェクトマネージャー兼チームリーダーであるイニゴアゴテ博士は、次のように述べています。「宇宙用途では常に軽量化が求められています。これは最終的なペイロードコストに直接関係するからです。質量コストの削減は、機能性セラミックシリコンカーバイド (SiC) がこの分野で非常に求められている理由の 1 つです。SiC は非常に滑らかに研磨でき、軽量で強度を保ち、宇宙の極端な温度に耐える熱特性を持つという独自の利点があります。ただし、従来の方法で SiC を製造するのは高価で困難です。これは、まさに同じ望ましい高性能特性が機械加工を困難にしているからです。冷間成形や焼結などのより従来の製造プロセスを使用すると、実現できる形状の複雑さが制限されます。形状が複雑な場合、部品には最終的な機械加工が必要になりますが、SiC のようなセラミックの機械加工は困難で高価なプロセスです。」
研究者たちは、機械加工や研磨といった困難で高価な後処理工程を削減し、実質的な価値に近い部品を提供するために、付加製造技術を採用しようと試みた。バインダージェット 3D プリントは、独自の SiC デザインを高速かつ高精度で作成できる唯一のプロセスであると考えられています。他の付加製造技術は高精度の部品を形成できる能力を持っていますが、材料の非互換性によりそれらは不可能でした。例えば、光硬化技術の場合、感光性樹脂に混ぜられた暗い色の SiC 粉末は紫外線では硬化しません。また、レーザー溶融技術の場合、SiC 材料の高融点特性により、SLM などの技術を使用して処理することが困難になります。それに比べて、バインダージェッティングは確かに最も適切な選択肢です。 △バインダージェッティング技術の概略図バインダージェッティング技術を選択した後、TECNALIA チームは適切な SiC 粉末と最適な処理手順を決定する作業を開始しました。 Desktop Metal InnoventX マシンの柔軟でカスタマイズ可能なパラメータ設定と、TECNALIA チームのプロセスおよび材料の専門知識を組み合わせることで、最終用途部品のパフォーマンスのカスタマイズにおける画期的な進歩が実現し、最終的に品質要件を満たす部品が誕生しました。最終部品は、PIP およびシリコン浸透による緻密化の前に、InnoventX で 3 時間以内に印刷できます。

TECNALIAはバインダージェット技術を使用して、宇宙の極限環境に適応できるSiCセラミック部品を成形します。

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