次世代化学リアクタのためにセラミック3Dプリンティングを解き放つ

October, 7, 2025, Oak Ridge--米国エネルギー省のオークリッジ国立研究所(ORNL)の科学者たちは、バインダージェット積層造形と高度な後処理方法を統合して、漏れのないセラミック部品を製造し、セラミック積層造形の重要な課題を克服した。

セラミック部品は、高温耐性、化学的安定性、機械的強度など、極端な環境でも非常に優れた性能を発揮するが、現在のセラミック3Dプリンティング方法では拡張性が不十分。この欠点により、大型の漏れ防止部品が不可欠な製薬または化学処理に使用されるハイスループット化学反応器などの重要なアプリケーションでの使用が制限される。
ORNLの革新的なソリューションは、より小さな3Dプリント部品を組み立てて必要なコンポーネントを作成できる堅牢な接合技術を活用することで、複雑なセラミック構造を作成するためのスケーラブルな方法を提供する。

「セラミック3Dプリンティングにより、従来の製造方法では実現が困難だった複雑で高性能なコンポーネントの製造が可能になる」と、ORNLの極限環境材料プロセスグループの主任研究員Trevor Aguirreは話している。「この進歩は、高品質のコンポーネントを製造するための検証済みの方法論を提供し、次世代原子炉の開発を可能にする。」
研究チームは、気密性を本質的にサポートする最適構造を特定するために複数の設計構成をテストし、セラミックセグメントの接着とシールを強化するための後処理技術を開発した。

このイノベーションは、大規模コンポーネントに対する高まる需要に応えるのに寄与するだけでなく、粉末層をバインダーと融合して固体オブジェクトを作成するコスト効率の高いバインダージェット積層造形(BJAM)も活用する。この方法は大きな経済的利益をもたらし、航空宇宙などの他の高性能用途におけるセラミック積層造形の広範な産業採用への道を開く。

これは、積層造形法(AM)を使用して製造された史上初の漏れのないジョイントであり、スケーラブルなBJAMアセンブリへの道を切り開く。
ORNLチームは、この研究により、積層造形への多大な貢献が認められ、SMEの2025年Dick Aubin Distinguished Paper Awardを受賞した。チームは、Ceramics International誌に関連研究も発表している。