新たに取得した 3D プリンターがペンシルベニア州立大学の先進的なセラミック研究を促進

2023 年 6 月 27 日

ジェイミー・オバーディック

ペンシルベニア州ユニバーシティパーク — 最近設置された 3D セラミックプリンターにより、ペンシルバニア州立大学の材料研究者は、最先端の材料研究用の高解像度セラミック部品やその他の革新的なセラミックを、調達するよりも低コストで簡単に製造できる高度な機能を提供できます。

多くの人は芸術品やコーヒーマグなどの家庭用品としてセラミックスに精通していますが、セラミックスには、固体電池によるエネルギー貯蔵から熱センサーなどの強誘電体および圧電デバイスに至るまで、あまり知られていない用途があります。ペンシルバニア州立材料研究所 (MRI) の研究者らは、Lithoz CeraFab Lab 3D プリンタが大学全体で材料関連の研究を進めるために必要なツールであると考えていると述べました。

「これは、ここペンシルベニア州立大学のナノファブリケーション研究室にあるユーザー施設の一部になります」と、MRIの准研究教授であるアミラ・メデブ氏は述べた。「私たちがこれを取得した一番の理由は、ペンシルベニア州立大学のコミュニティだけでなく、他の高等教育機関や産業界を含む、私たちが協力している広範なユーザーコミュニティにも、より多くの機能を提供できるようにするためです。」

この作成を有効にすると、MRI は、通常は高価で入手が困難な、ペンシルベニア州立大学の他の研究者向けにカスタムの科学ツールを作成することもできます。

「このプリンタを使用すると、カスタム設計のるつぼやマイクロリアクターなど、通常はコストが高くリードタイムが長いカスタム部品や複雑な部品を製造できるようになります」とメデブ氏は述べています。

樹脂ベースのプリンターは、光を使用して感光性液体樹脂を硬い固体に硬化させる技術であるデジタル光処理技術を使用します。これにより、従来の製造方法で製造されたセラミックと特性および微細構造が同等の高解像度部品および高密度セラミックの社内生産が可能になります。

「セラミックスは、さまざまな理由から伝統的に製造するのが非常に困難です。特に、完成して焼結したときに非常に硬く、機械加工が非常に難しいためです」と、リソズアメリカ LLC の副社長、ショーン・アラン氏は述べています。「さらに、焼結前は繊細なため、その状態では固定や機械加工も困難です。このプリンタを使用すると、さまざまな形状や寸法の部品を複数回繰り返して、必要な実際の部品を取得することがはるかに簡単になります。」

このプリンタは、さまざまなセラミック材料を印刷できます。さまざまなプロジェクトに合わせて材料を簡単に変更できる機能があり、特に伝統的なセラミック加工の背景を持つ人にとっては、使い方を学ぶのが比較的簡単です。ナノファブリケーション研究室の准研究教授兼オペレーションディレクターであるチャド・アイヒフェルド氏によると、プリンターはMRIが提供する研究サービスを完成させるものであるという。

「私たちは研究者と協力して材料の設計や材料の 3D プリンティングを行うことができ、また、ここで特性評価を行うこともできます」とアイヒフェルド氏は述べました。「これらすべてを組み合わせることで、研究者の成功に必要なセラミック製造の迅速な反復を実際に実行できるようになります。」

研究上の利点に加えて、アイヒフェルド氏は、この新しいプリンターにはペンシルバニア州立大学の教材教育に多くの可能性があると指摘しました。

「ペンシルバニア州立大学は実践的な教育機関です」とアイヒフェルド氏は語った。「他の大学では、アミラの研究室や私の研究室で行われている処理の一部を学生が技術者に任せると、彼らが代わりに作業を行うこともあります。しかし、私たちは皆、実践しています。私たちの大学院生や一部の学部生がここで最先端のテクノロジーを実際に体験できるので、これは強力です。その経験は、彼らがキャリアをスタートする際に、本当に価値のあるものになるでしょう。」