새로 인수한 3D 프린터로 Penn State의 고급 세라믹 연구 강화

2023년 6월 27일

제이미 오버딕

펜실베니아주 유니버시티파크 — 최근 설치된 3D 세라믹 프린터는 Penn State 재료 연구자들에게 첨단 재료 연구를 위한 고해상도 세라믹 부품 및 기타 혁신적인 세라믹을 소싱하는 것보다 저렴한 비용으로 쉽게 생산할 수 있는 고급 기능을 제공합니다.

많은 사람들이 세라믹을 예술품이나 커피 머그와 같은 가정용품으로 잘 알고 있지만, 세라믹은 고체 배터리를 통한 에너지 저장에서부터 열 센서와 같은 강유전체 및 압전 장치에 이르기까지 잘 알려지지 않은 응용 분야를 가지고 있습니다. Penn State의 재료 연구소(MRI) 연구원들은 Lithoz CeraFab Lab 3D 프린터가 대학 전체의 재료 관련 연구를 발전시키는 데 필요한 도구라고 말했습니다.

MRI 연구 부교수인 Amira Meddeb은 “이것은 Penn State의 Nanofabrication Lab에 있는 사용자 시설의 일부가 될 것입니다.”라고 말했습니다. "우리가 이를 인수한 가장 큰 이유는 Penn State 커뮤니티뿐만 아니라 다른 고등 교육 기관 및 산업을 포함하여 우리와 협력하는 확장된 사용자 커뮤니티에 더 많은 기능을 제공하기 위한 것입니다."

이 생산을 가능하게 하면 MRI는 일반적으로 비용이 많이 들고 조달하기 어려운 다른 Penn State 연구원을 위한 맞춤형 과학 도구를 만들 수 있습니다.

"프린터를 사용하면 맞춤형 도가니 및 마이크로반응기와 같이 일반적으로 비용이 많이 들고 리드 타임이 긴 복잡한 맞춤형 부품을 생산할 수 있습니다."라고 Meddeb은 말했습니다.

레진 기반 프린터는 빛을 사용하여 감광성 액체 레진을 단단한 고체로 경화시키는 기술인 디지털 광 처리 기술을 사용합니다. 이를 통해 전통적인 제조 방법으로 만든 세라믹과 특성 및 미세 구조가 비슷한 고해상도 부품과 완전 밀도 세라믹을 자체 생산할 수 있습니다.

Lithoz America LLC의 부사장인 Shawn Allan은 "도자기는 여러 가지 이유로 인해 전통적으로 제조하기가 매우 어렵습니다. 특히 마감 및 소결 시 너무 단단하기 때문에 가공하기가 매우 어렵습니다."라고 말했습니다. “게다가 소결되기 전에는 섬세할 수 있으므로 그 상태에서는 고정 및 기계 가공도 어렵습니다. 이 프린터에 비해 훨씬 더 쉽게 다양한 형상과 치수로 부품을 여러 번 반복하여 필요한 실제 부품을 얻을 수 있습니다.”

프린터는 다양한 세라믹 재료를 인쇄할 수 있습니다. 다양한 프로젝트에 맞게 재료를 쉽게 변경할 수 있는 기능을 제공하며 특히 전통적인 세라믹 가공 배경을 가진 사람의 경우 사용법을 배우는 것이 상대적으로 간단합니다. Nanofabrication Lab의 연구 부교수이자 운영 이사인 Chad Eichfeld에 따르면 프린터는 MRI가 제공하는 연구 서비스를 완성합니다.

Eichfeld는 "우리는 연구원들과 협력하여 재료 디자인, 재료의 3D 프린팅을 수행할 수 있으며 여기에서 특성화도 수행할 수 있습니다"라고 말했습니다. "이 모든 것을 함께 활용하면 연구원의 성공에 필요한 세라믹 생산의 빠른 반복을 실제로 수행할 수 있습니다."

연구상의 이점과 함께 Eichfeld는 새 프린터가 Penn State의 재료 교육에 많은 잠재력을 가지고 있다고 지적했습니다.

“Penn State는 실습 교육 기관입니다.”라고 Eichfeld는 말했습니다. “다른 대학에서는 학생이 Amira의 연구실과 제 연구실에서 수행되는 처리 중 일부를 기술자에게 맡기고 그들이 여러분을 위해 작업을 수행할 것입니다. 하지만 우리는 모두 손을 잡고 있습니다. 대학원생과 심지어 일부 학부생도 이곳에서 최첨단 기술을 직접 체험할 수 있다는 점에서 이는 매우 강력한 일입니다. 그 경험은 그들이 경력을 시작할 때 정말 보람을 느낄 것입니다."