DLP積層造形用アルミナ系用モノマー系およびバイモーダル粒子径分布の系統的最適化

デジタル光造形(DLP)を用いたセラミックスの積層造形には、高固形分濃度、低粘度、優れた光硬化挙動を持つ光硬化性スラリーが必要である。本研究では、モノマー組成と最適化されたバイモーダルアルミナ粉末配合が、高固形分濃度アルミナ スラリーのレオロジー特性、光硬化特性、印刷性、焼結挙動に及ぼす影響を調査した。5種類の市販光硬化性モノマーを評価した結果、2-ヒドロキシエチルアクリレート(2-HEA)と1,6-ヘキサンジオールジアクリレート(1,6-HDDA)の重量比6:4の二成分系モノマーが、低粘度と光重合挙動の良好な組み合わせを示した。この最適化された樹脂を用いて、2つの最適化されたバイモーダル粉末配合(2 μm/100 nmおよび4 μm/400 nm)を含む50 vol.%アルミナ スラリーを調製した。4 μm/400 nm配合はUV硬化中の二重結合変換率が高かったが、より微細な2 μm/100 nm配合は、優れた充填効率により焼結後の相対密度が高かった。最適化された二成分系モノマーは、単量体樹脂と比較して、横方向の過剰硬化を抑制し、寸法精度を向上させた。全ての配合の中で、2 μm/100 nmバイモーダル粉末と最適化された二成分系モノマー系を含むスラリーが、安定した印刷、最小限の剥離、最も高い相対密度、均一な焼結収縮を含む、全体的に最良の性能を示した。これらの結果は、DLP積層造形用の高固形分濃度光硬化性アルミナ スラリーの配合と加工のための実用的な設計ガイドラインを提供する。