リソグラフィーの急速焼結

2022年9月23日

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オーストリアのレオーベン・モンタ大学とスロベニアのリュブリャナにあるヨジェフ・ステファン研究所の研究者らは、複雑な積層造形セラミック部品の焼結時間を短縮するための戦略とその利点に関する研究結果を積層造形誌に発表した。 論文「高速焼結によるセラミック部品の高強度リソグラフィーベースの積層造形」では、この迅速な焼結プロセスにより、調整された微細構造と特性を備えた高密度セラミック構造の作成がどのように可能になるかについて詳しく説明しています。

この時点まで、積層造形セラミック部品の高密度化は、一般的な条件下で従来の炉で行われていたため、細孔のない微粒子セラミックを製造することが困難でした。 この研究では、著者らは、リソグラフィーベースのアルミナセラミックスの積層造形を使用して、〜 300 ～ 450°C/min で迅速に焼結する放射線補助焼結 (RAS) 法を利用しました。

研究チームは、放射線補助焼結 (RAS) により、リソグラフィーに基づいて付加的に作成されたアルミナ セラミックを数時間ではなく数分で正常に焼結できることを示しました。 スパーク プラズマ焼結 (SPS) セットアップは、セラミック部品に直接圧力や電流を加えることなく、複雑な形状 (ターボチャージャー エンジン ローターなど) の焼結を可能にするように変更されました。

報告された焼結プロセスでは、従来の焼結の25 MJとは対照的に、1 MJのエネルギー入力で焼結され、99%の密度でサイズ1 μmの微粒子微細構造も生成されました。 従来の焼結基準部品と比較して、1600°C で 2 分以内に焼結した添加生成アルミナの約 810 MPa の高い機械強度と約 4.3 MPa m1/2 の靱性も、従来の焼結で製造された部品よりも優れていたと報告されています。

研究者らは、これらの結果により、積層造形部品の微細構造を制御するための RAS の使用例が開かれ、それによって部品の機械的および機能的特性が向上すると期待されています。 これは、将来的には、生物医学、磁気、光学、触媒、薄膜、およびエレクトロセラミックスに適用される可能性があります。

Anna-Katharina Hofer、Andraž Kocjan、Raúl Bermejo による「急速焼結によるセラミック部品の高強度リソグラフィーベースの積層造形」の全文は、こちらからご覧いただけます。

www.unileoben.ac.at

www.ijs.si

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