高繊維量充填セラミックマトリックス複合インクの積層造形とレオロジー特性評価

Additive manufacturing and rheological characterization of ceramic matrix composite inks with high fiber volume loadings.

抄録

未公開:

繊維充填セラミック基複合材料（CMC）の積層造形は、繊維配向を制御した局所特性の調整に利用できる。破壊靭性を向上させるためには、積層造形CMCにおける繊維充填量を増加させる必要があるが、高繊維充填量（20vol%以上）のCMCを印刷することは依然として困難である。本研究では、粘性のあるオキシ炭化ケイ素プレセラミック樹脂、短い炭素繊維（50µm×7µm）、および振動アシスト印刷を組み合わせることで、ビーズ内に全方向性繊維を含む炭素繊維39.4 vol.%（合計43.3 vol.%）の混合物の印刷を可能にした。

UNLABELLED: Additive manufacturing of fiber-filled ceramic matrix composites (CMCs) can be used to tune local properties controlled fiber orientation. Increasing the loading of fibers in additively manufactured CMCs is needed to improve the fracture toughness, yet printing CMCs with high fiber loadings (> 20 vol%) remains challenging. In this work, the combination of viscous silicon oxycarbide preceramic resins, short carbon fibers (50 µm × 7 µm), and Vibration-Assisted Printing enable printing of a mixture with 39.4-vol.% carbon fiber (total loading of 43.3 vol%) with omnidirectional fibers within the bead.

補足情報:

オンライン版には、10.1557/s43579-025-00780-3で入手可能な補足資料が含まれている。

SUPPLEMENTARY INFORMATION: The online version contains supplementary material available at 10.1557/s43579-025-00780-3.