セラミックス3D積層造形の材料、プロセス技術と活用方法

第1部 セラミックス3Dプリンタの現状と原料粉末の開発

(2023年9月14日 10:30〜12:00)

　材料を付着させることで複雑形状の部材を製造する技術は、3D積層造形 (付加製造技術) として広く認知され、次世代ものづくりのキーテクノロジーになりえると期待されている。しかしながらセラミック材料を用いた3D積層造形は金属、高分子材料と比較して大きくたち遅れているのが現状である。セラミックス3D積層造形の現状と課題を整理した上で、それを解決するための糸口を提案する。

1. 3D積層造形の基礎
   1. 素材加工の概要
   2. 3D積層造形
   3. セラミックス3D積層造形の現状
   4. 3D積層造形で何を造る?
2. 3D積層造形、新規材料開発のための粉末集積化技術
   1. 粉末設計技術がもたらす次世代材料開発
   2. 粉末集積化 (複合化・顆粒化) 技術の概要
   3. 集積粉末の製造方法
3. 集積粉末の三次元造形への展開
   1. 集積粒子を用いた直接造形
   2. 集積粒子を用いた間接造形
4. セラミック3D積層造形の今後の展望
• 質疑応答

第2部 セラミック3D光造形技術と活用事例、今後の展望

(2023年9月14日 13:00〜14:30)

　日本では、海外と比較して3Dプリンタの普及が遅れているといわれている。現在、セラミックス産業は日本が強い分野であり、強みの材料と研ぎ澄まされた製造技術によって、確固たる地位を築いている。昨今、新たな製造技術として3Dプリンタが登場し、3D構造によりセラミックス製品の性能を向上したり、機能性材料との組合せにより新規のデバイス開発等、新たな動きもみられている。 　セラミック3Dプリンタを有効に活用するために、本講座では、従来工法と3Dプリンタを対比しながら、いくつかある3D造形方式の一つである光造形方式 (スラリー方式) について、材料・プロセス技術、装置の機構、3D構造の有効性と応用、技術課題等、活用事例や今後のセラミックス3Dプリンタの展望について述べる。

1. セラミック3Dプリンタ 光造形方式 (スラリー方式) の概要について
2. 材料・プロセス技術、課題について
   1. セラミックス粉体、材料の選択
   2. セラミックススラリーの設計と粘度物性について
   3. 塗布、露光、積層、洗浄、脱脂・焼成について
   4. 焼成後の製品テクニカルデータ
3. セラミック3Dプリンタ (光造形方式) の機構、特徴について
   1. レーザー描画方式、DLPマルチスキャン方式の違い
   2. 方式の選択について
4. 3D構造の有効性と応用
   1. 3D特有の構造とその機能性、アプリケーション
   2. 3D構造の活用方法と応用について
5. セラミック3Dプリンタの活用事例について
6. 今後のセラミック3Dプリンタの展望について
• 質疑応答

第3部 セラミックス3D光造形に向けた機能性光硬化性スラリーの設計と応用

(2023年9月14日 14:45〜16:15)

　本講座では、積層光造形法を活用したセラミックス材料の製造工程を俯瞰しながら、最終製品の機能創出と生産性向上を両立させるための技術的課題を抽出する。また、抽出された課題の解決に向けて重要な鍵となる、セラミックススラリーの分散制御技術の基礎的事項を概説する。 　これらの知見を基に、セラミックス材料の積層光造形プロセスに特化した (スラリーの分散安定化と光硬化体の高速脱脂焼成を実現可能な) 機能性スラリーの設計と3D造形事例を紹介する。

1. セラミックスの粉体プロセスと積層光造形
   1. セラミックス材料の微構造と機能
   2. セラミックス材料の粉体プロセス
   3. 粉体プロセスの視点から考える積層光造形と課題
2. セラミックススラリー分散制御技術の基礎
   1. 粒子径と平均粒子表面間距離
   2. 粒子間に作用する相互作用力
   3. 高分子分散剤を用いたスラリーの分散安定化
   4. 機能性高分子分散剤の設計と応用事例
3. セラミックス3D光造形用スラリーの設計と造形事例
   1. 粒子間光架橋性スラリーの設計 (低バインダー型光硬化性スラリー)
   2. 透明シリカガラス部材の3D造形
   3. アルミナ部材の3D造形
   4. 多孔質部材の3D造形
   5. 光硬化性スラリーの分散制御技術の重要性
4. まとめ
• 質疑応答