SiC付加製造：イノベーションの解禁

はじめに：カスタム炭化ケイ素付加製造機とは何か、なぜ不可欠なのか？

炭化ケイ素（SiC）は、その優れた硬度、高い熱伝導率、および優れた化学的慣性により、過酷な環境に最適な材料として長年認識されてきました。 従来、SiC を複雑なコンポーネントに成形することは、その固有の脆性と機械加工の難しさから、困難でコストのかかる取り組みでした。 しかし、炭化ケイ素付加製造機の出現は、業界が高性能 SiC 部品の製造にどのように取り組むかを革新しています。 これらの高度な機械は、バインダー ジェッティング、直接インク書き込み、または粉末床融合バリアントなどの層ごとの構築技術を利用して、焼結やプレスまたは鋳造されたプリフォームの反応結合などの従来の技術では以前は不可能であった、または法外に高価であった複雑な SiC 形状を製造します。

カスタム SiC 付加製造（AM）機械の本質的な性質は、これまでにない設計の自由度を解き放ち、迅速なプロトタイピングを促進し、オーダーメイドの高性能 SiC コンポーネントのオンデマンド生産を可能にする能力にあります。 この能力は、半導体、航空宇宙、エネルギーなど、技術の限界を押し広げている業界にとって不可欠です。 SiC AM 機械は、複雑な内部チャネルや格子設計を備えた最適化された軽量構造の作成を可能にすることで、効率の向上、性能の向上、イノベーションの加速への道を開いています。 調達マネージャーや技術バイヤーにとって、これらの機械の可能性を理解することは、高度な製造プロセスが関与しているにもかかわらず、優れた機能性と潜在的に低いシステムレベルのコストを提供する部品を調達することにより、競争上の優位性を獲得することを意味します。 SiC の工業用 3D プリンティングへの移行は、設計の製造可能性の制約から、最適な性能のための製造へのパラダイムシフトを意味します。

付加製造されたSiCの主な用途：半導体、航空宇宙、高温炉など。

炭化ケイ素のユニークな特性は、付加製造の設計柔軟性と組み合わせることで、要求の厳しい産業分野全体にわたる幅広い用途を開きます。 SiC付加製造機で製造された部品は、従来の材料では不十分な場合にますます求められています。 この技術から恩恵を受けている主要な業界を見てみましょう。

• 半導体製造： ウェーハハンドリングシステム、チャック、シャワーヘッド、ガイドリングなどの付加製造されたSiCコンポーネントは、優れた熱安定性、剛性、純度を提供します。 これらの部品内に複雑な冷却チャネルを作成する能力は、チップ製造プロセスにおける熱管理を強化します。 これにより、半導体用のSiCは急速な成長分野となっています。
• 航空宇宙と防衛 光学システム用の軽量SiCミラー、推進システム（ノズル、スラスター）用のコンポーネント、および極超音速車両用のリーディングエッジは、SiCの高温耐性、耐熱衝撃性、および比剛性の恩恵を受けています。 航空宇宙AM部品用のSiCは、構造的完全性を維持しながら重量を軽減する複雑な設計を可能にします。
• 高温処理： AM SiCで作られたキルン家具、炉ライニング、バーナーノズル、熱交換器、およびるつぼは、1500°Cを超える環境で優れた性能を発揮します。 実現可能な複雑な形状により、高温用途での最適化された熱伝達と流れパターンが可能になります。
• パワーエレクトロニクス 高出力、高周波デバイス用のヒートシンク、基板、およびパッケージングコンポーネントは、SiCの高い熱伝導率と電気絶縁性の恩恵を受けています。 AMは、統合された冷却ソリューションと最適化された形状を可能にします。
• 自動車： 電気自動車（EV）用のコンポーネント（パワーインバーター、充電システム用部品、さらにはブレーキシステム（耐摩耗性のため））が検討されています。 高速SiCプロトタイピングの能力は、より高速な開発サイクルを支援します。
• 化学処理： 腐食性媒体を扱うポンプコンポーネント、シール、バルブ、および反応器は、SiCの化学的慣性および耐摩耗性を活用しています。 AMは、ジョイントと潜在的なリークパスを最小限に抑える統合設計を生成できます。
• エネルギー部門 原子炉、太陽熱発電システム、燃料電池用のコンポーネントは、高温および放射線の極端な条件下でのSiCの安定性の恩恵を受けています。

以下の表は、いくつかの主要なアプリケーションと、AM SiCがもたらす利点をまとめたものです。

金型は、SiC成形プロセスにおける重要なインターフェースです。	適用例	AM SiCの主な利点
半導体	ウェーハチャック、シャワーヘッド、CMPリング	高い剛性、熱安定性、複雑な冷却チャネル、純度
航空宇宙	ミラー、ノズル、リーディングエッジ、ヒートシールド	軽量、高温耐性、耐熱衝撃性
高温炉	バーナー、キルン家具、熱交換器	極端な温度安定性、効率のための複雑な形状
パワーエレクトロニクス	ヒートシンク、基板	高い熱伝導率、電気絶縁性、統合冷却
化学処理	シール、ポンプコンポーネント、バルブ	耐食性、耐摩耗性、複雑な流路

SiC付加製造機を選ぶ理由：利点：耐熱性、耐摩耗性、AMによる複雑な形状。

生産ワークフローでSiC付加製造機を選択すると、特に優れた材料特性と複雑な設計を必要とするコンポーネントを扱う場合に、多くの利点が得られます。 従来のSiC製造にはその役割がありますが、AMは新たな可能性の階層を解き放ちます。 この技術を採用する主な推進力は、付加プロセスの独自の機能によって増幅された、炭化ケイ素の固有の材料的利点を中心に展開しています。

主な利点は次のとおりです。

• 複雑な形状に対する比類のない設計の自由度SiC： AMは、従来の減法または成形製造によって課せられる多くの制約を取り除きます。 これにより、エンジニアは、内部冷却チャネル、軽量化のための格子構造、コンフォーマル形状、およびそうでなければ製造が不可能または非常にコストのかかる統合機能を備えた部品を設計できます。 これは、流体力学、熱伝達、または構造性能を最適化するのに特に役立ちます。
• 強化された熱特性の利用： SiCは、優れた耐熱性（グレードに応じて〜1600°C以上まで安定）、高い熱伝導率、および低い熱膨張を誇ります。 AMを使用すると、表面積が大幅に増加した熱交換器や、最大限の効果を得るために正確に配置された冷却チャネルなど、高度に最適化された設計でこれらの特性を活用できます。
• 優れた耐摩耗性と耐エロージョン性： 炭化ケイ素は、市販されている最も硬いセラミックの1つであり、優れた耐摩耗性を提供します。 付加製造されたSiC部品は、耐摩耗性のある表面または複雑な耐摩耗性機能を備えて設計でき、ノズル、シール、ベアリングなどの研磨性または高摩擦環境でのコンポーネントの寿命を延ばします。
• 優れた化学的安定性： SiCは、高温でも幅広い酸、アルカリ、および溶融塩に耐えます。 AMを使用すると、化学反応器または流体処理システム用のモノリシックで複雑な形状のコンポーネントを作成できるため、アセンブリと潜在的な故障点が削減されます。
• 高速プロトタイピングと反復： 高速SiCプロトタイピングは大きな利点です。 AMマシンは、数週間または数か月ではなく、数日で機能的なSiCプロトタイプを製造できるため、より高速な設計検証、テスト、および製品開発サイクルが可能になります。 この俊敏性は、急速に変化する業界では不可欠です。
• 材料の効率化と廃棄物の削減： 付加製造は、本質的にニアネットシェイププロセスであり、部品を層ごとに構築するために必要な材料のみを使用することを意味します。 これは、無駄が多く、時間がかかる可能性のあるSiCの減法加工とは対照的です。 この材料効率は、特に高価値のSiC粉末でコスト削減に貢献します。
• 部品の統合： 複雑なアセンブリは、多くの場合、単一の統合コンポーネントとして再設計および印刷できます。 これにより、組み立て時間、潜在的な故障点、および全体的なシステムの複雑さと重量が削減されます。

オリジナル機器メーカー（OEM）および技術調達の専門家にとって、これらの利点は、優れた性能、より長い寿命、および潜在的に低い全体的なシステムコストを提供するOEM SiCコンポーネントを調達または製造する能力に変換され、イノベーションと市場競争力を推進します。

AMに推奨されるSiC粉末とバインダー：反応結合型、AMからの焼結SiC。

SiC付加製造の成功は、主に原材料の品質と特性、主にAM用のSiC粉末と、使用されている場合は関連するバインダーシステムに依存します。 材料の選択は、印刷プロセス、後処理要件、および最終的に製造されたコンポーネントの最終特性に直接影響します。 バインダージェッティング、材料押出、およびバット光重合など、いくつかのAMテクノロジーがSiCに適用されており、それぞれが特別に調整されたSiC原料を必要とする可能性があります。

付加製造ルートを介して製造できる、またはターゲットにされている炭化ケイ素の一般的なタイプには、以下が含まれます。

• 焼結炭化ケイ素（SSiC）： 完全密度のSSiCをAMで製造するには、通常、SiC粉末（多くの場合、バインダー付き）からグリーン部品を印刷し、制御された雰囲気中で高温焼結プロセス（2000〜2200°C）を行います。 最初のSiC粉末は、微細で、制御された粒子サイズ分布である必要があり、多くの場合、ホウ素や炭素などの焼結助剤が組み込まれています。 焼結炭化ケイ素（SSiC）AM部品は、優れた機械的強度、高い熱伝導率、および耐摩耗性を示します。
• 反応結合炭化ケイ素 (RBSC) / シリコン浸透炭化ケイ素 (SiSiC): これは、特にバインダージェッティングによるSiCのAMの一般的なルートです。 まず、SiC粒子と炭素の混合物を使用してグリーン部品を印刷します。 次に、このプリフォームに溶融シリコン（通常は1500〜1700°C）を浸透させます。 シリコンは炭素と反応して新しいSiCを形成し、元のSiC粒子を結合します。 結果として得られる反応結合炭化ケイ素（RBSC）AM部品には、通常、残留遊離シリコン（通常は8〜15％）が含まれており、高温での耐薬品性などの特性に影響を与える可能性がありますが、浸透中のほぼゼロの収縮などの利点があります。
• 窒化物結合炭化ケイ素（NBSC）： 現在のAMではあまり一般的ではありませんが、これは、シリコンナイトライド（Si3N4）相によって結合されたSiC粒子を含みます。 これは、窒素雰囲気中で焼成中に窒化を促進する添加剤を使用してSiCを印刷することによって実現できます。 NBSCは、優れた耐熱衝撃性と強度を提供します。

SiC AMの主な材料に関する考慮事項：

• パウダーの特徴
  • 粒子径と分布： グリーン部品の充填密度と焼結性に不可欠です。 より細かい粉末は、一般的に、より良い緻密化につながります。
  • 形態学： 球状粉末は、多くの場合、粉末床システムや一貫した層の堆積に重要な、より優れた流動性を提供します。
  • 純粋さ： 半導体および高温環境での用途では、汚染を回避し、最適な特性を確保するために、高純度のSiCが不可欠です。
• バインダーシステム（バインダージェッティングなどのテクノロジーの場合）：
  • 構成： バインダーは、取り扱いに十分なグリーン強度を提供し、脱バインディング中にきれいに除去でき、SiC粉末と互換性がある必要があります。
  • ジェッティング/押出性： 粘度と表面張力は、プリントヘッドの性能または押出の一貫性にとって重要です。
• スラリー特性（バット光重合または材料押出の場合）：
  • 粘度とレオロジー： 層の再コーティングまたは押出用に最適化し、高い粉末負荷をサポートする必要があります。
  • 安定性： スラリーは、時間の経過とともに粒子の沈降なしに均質に保つ必要があります。
  • 硬化挙動： 光重合の場合、光に対する感度と硬化深度が重要なパラメータです。

AM用の特殊なSiC粉末および関連するバインダー/スラリー配合物の開発は、動的な研究分野です。 SiC 3Dプリンターシステムのサプライヤーは、一貫した高品質の結果を達成するために、マシン用に最適化された特定の材料システムを頻繁に提供または推奨しています。

SiC付加製造の設計上の考慮事項：製造可能性の設計、形状の制限、AMによる壁の厚さ。

炭化ケイ素の付加製造は信じられないほどの設計の自由度を解き放ちますが、独自のルールと考慮事項がないわけではありません。 SiC付加製造機の機能を最大限に活用するには、エンジニアは付加製造のための設計（DfAM）の考え方を採用する必要があります。 このアプローチでは、層ごとの構築プロセスの独自の側面、材料特性、およびSiC AMに固有の後処理手順を考慮します。

付加製造のための主要な設計（DfAM）SiCの原則には、以下が含まれます。

• 複雑さは（ほぼ）無料です： 複雑さがコストに等しい従来の製造とは異なり、AMは、設計が設定されると、複雑な内部チャネル、格子構造、および有機形状を、部品あたりの製造コストをほとんどまたはまったく追加することなく可能にします。 エンジニアは、統合冷却や最適化された流路など、これを使用して機能をどのように改善するかを考える必要があります。
• 最小フィーチャーサイズと壁の厚さ: すべてのAMプロセスとマシンには、正確に生成できる最小の機能（解像度）と、最も薄い安定した壁に関する制限があります。 SiCの場合、薄い壁はグリーン状態では壊れやすく、焼結中に反りやすいため、これは重要です。 通常の最小壁厚は、特定のAMテクノロジーと部品のサイズに応じて、0.5 mmから数ミリメートルの範囲です。
• サポート体制： AMテクノロジー（たとえば、バインダージェッティングは、印刷中のサポートの必要性を最小限に抑えることがよくありますが、部品は焼結中にサポートが必要になる場合があります）によっては、オーバーハングとブリッジにはサポート構造が必要になる場合があります。 これらのサポートは、脆いSiC部品を損傷することなく簡単に取り外せるように、慎重に設計する必要があります。 場合によっては、部品を自己支持するように設計する方が望ましい場合があります。
• ビルド方向（AMビルド方向）： 部品をビルドプレートに配置する方向は、表面仕上げ、寸法精度、ビルド時間、および必要なサポートの量に影響を与える可能性があります。 また、AMの層状の性質により機械的特性にも影響を与える可能性がありますが、これは効果的な後焼結によって最小限に抑えられることがよくあります。
• 収縮と歪み： SiC部品は、脱バインディングおよび焼結の後処理手順中に大幅な収縮（多くの場合15〜25％）を受けます。 これは、最初の設計で正確に予測し、補正する必要があります。 複雑な形状または不均一な厚さも歪みを引き起こす可能性があるため、これを軽減する設計機能（たとえば、均一な壁の厚さ、リブ）が重要です。
• 内部チャネルからの粉末の除去： 複雑な内部チャネルを備えた部品を設計する場合は、印刷後および焼結前に、未融合粉末を除去するための適切なアクセスポイントがあることを確認してください。 閉じ込められた粉末は欠陥につながる可能性があります。
• 後処理の公差： AMは優れた初期公差を達成できますが、重要な寸法または表面には、後加工（研削、ラッピング）が必要になることがよくあります。 超高精度が必要な場合は、これらの領域での材料除去を可能にするように設計する必要があります。
• ストレス濃度： 鋭い内角は応力集中点になる可能性があります。 フィレットと半径を使用すると、本質的に脆い最終焼結SiC部品の機械的完全性を向上させることができます。

これらのSiC形状の制限と設計ガイドラインを理解することは、部品の製造を成功させるために不可欠です。 SiC AMのニュアンスを理解している経験豊富な産業用SiCソリューションプロバイダーと協力することで、製造可能性、性能、および費用対効果のために設計を最適化できます。

SiC AMにおける公差、表面仕上げ&寸法精度：AMマシンで達成可能な精度。

技術的な購入者や技術者がSiC付加製造機を評価する際の重要な要素の1つは、寸法精度、公差、表面仕上げを含む、達成可能な精度レベルです。AMは比類のない幾何学的自由度を提供しますが、製造されたSiC部品は通常、これらの要素を慎重に検討する必要があり、高度な仕様の用途には後処理が必要になることがよくあります。

一般的に期待できる内容の内訳を以下に示します。

• 寸法精度： 印刷されたまま（グリーンまたはブラウンの状態）のSiC部品は、ある程度の寸法精度を持ちますが、これは脱脂と焼結中に発生する、場合によっては不均一な大きな収縮によって影響を受けます。二次加工を行わない焼結SiC AM部品の一般的な寸法公差は、部品のサイズ、複雑さ、AM技術、およびプロセス制御に応じて、公称寸法の±0.5％から±2％、または±0.1mmから±0.5mmの範囲になる可能性があります。これは一般的に、特定の仕上げ処理を行う前の、従来の方法でプレスおよび焼結してから機械加工された部品よりも精度が低くなります。
• 達成可能な公差： より厳しい公差が求められる用途では、研削、ラッピング、またはEDM（放電加工、一部のSiCグレード用）などの焼結後の機械加工プロセスが不可欠です。これらの除去仕上げ工程により、非常に厳しい公差（例えば、±5 µmから±25 µmなど）を重要な機能で達成できます。設計者は、このような仕上げ処理のための材料の余裕を考慮する必要があります。
• 表面仕上げ（SiC表面仕上げ）：
  • 印刷/焼結後： AM SiC部品の焼結後の表面仕上げは、SiC粉末の粒子サイズ、AMプロセスにおける層の厚さ、および焼結挙動によって影響を受けます。これは通常、従来の方法でプレスされ、滑らかなダイで焼結された部品よりも粗くなります。Ra（平均粗さ）値は、微細粉末プロセスでは数マイクロメートル（例えば、3～10 µm Ra）から、粗いシステムや最適化されていないプロセスでは数十マイクロメートルまで及ぶ可能性があります。
  • 後処理後： 表面仕上げは、研削（Ra 0.2～0.8 µmまで）、ラッピング、および研磨（Ra <0.05 µm or even optical quality). This is critical for applications like mirrors, seals, or semiconductor handling components where smooth, non-contaminating surfaces are required.
• 再現性： 部品の特性と寸法の、あるビルドから別のビルドへの一貫性は、精密SiC製造における重要な要素です。堅牢なプロセス監視および制御システムを備えた最新のSiC AMマシンは高い再現性を提供することを目指していますが、材料バッチの一貫性、マシンの校正、および環境要因によって影響を受けます。

以下の表に一般的な比較を示します。

パラメータ	焼結AM SiC（標準）	後加工AM SiC（標準）
寸法公差	±0.5％～±2％または±0.1～±0.5 mm	±0.005～±0.025 mmまで（用途による）
表面粗さ（Ra）	3～20 µm	< 0.8 µm（研削）、 < 0.1 µm（ラッピング/研磨）

調達チームと技術者は、SiC付加製造機のサプライヤーまたはサービスプロバイダーと、特定の公差と表面仕上げの要件について話し合うことが重要です。これらの要件は、必要な後処理の範囲を含む、全体的なプロセスチェーンに影響を与え、最終的な部品コストとリードタイムに影響を与えます。AMは設計上の利点を提供しますが、最終的な精密な形状を達成するには、技術セラミックス3D印刷に付加的技術と減算技術を組み合わせたハイブリッドアプローチがよく用いられます。

Additive Manufacturing SiC のための後処理：焼結、浸透、研削、ラッピング。

SiC付加製造機を使用して複雑なSiCコンポーネントを作成することは、製造ワークフローにおける最初の主要なステップにすぎません。AMによって製造された「グリーン」または「ブラウン」（最初のバインダー除去後）の部品は、通常、意図された高性能用途に必要な密度、強度、および特定の材料特性を欠いています。したがって、これらの印刷されたプリフォームを完全に機能するエンジニアリングセラミックスに変換するには、一連の重要な後処理ステップが必要です。

付加製造されたSiCの一般的な後処理段階には、以下が含まれます。

1. 脱バインダー（バインダー除去）： バインダーを使用するAM技術（例えば、バインダージェッティング、材料押出、一部のVAT光重合）の場合、印刷された部品には、グリーン部品に構造的完全性を提供するかなりの量の有機バインダーが含まれています。このバインダーは、高温焼結前に慎重に除去する必要があります。脱脂は通常、制御された雰囲気中で比較的低温（例えば、200～600°C）で行われる熱プロセスであり、脆弱な「ブラウン」部品にひび割れや変形を引き起こすことなく、有機成分をゆっくりと燃焼させます。
2. 焼結または浸透（SiC焼結/SiC浸透）： これは、部品を緻密化し、最終的なSiC微細構造と特性を開発する重要な高温ステップです。
   • 焼結（SSiCの場合）： SiC粉末（および場合によっては焼結助剤）を主成分とするブラウン部品は、不活性または制御された雰囲気中で非常に高温（通常2000～2200°C）に加熱されます。これにより、SiC粒子が結合して合体し、気孔率が減少し、密度が向上し、理想的には理論密度に近づきます。この段階で大きな収縮が発生します。
   • 浸透（RBSC/SiSiCの場合）： グリーン部品（多くの場合、SiCと炭素粉末の混合物）は、溶融シリコンの存在下（約1500～1700°C）で加熱されます。液体シリコンは多孔質プリフォームに浸透し、炭素と反応して新しい、in-situ SiCを形成し、元の粒子を結合させます。このプロセスにより、通常、浸透中に収縮が最小限に抑えられたほぼ正味形状のコンポーネントが得られ、最終部品には遊離シリコンがいくつか含まれます。
3. クリーニングと表面処理： 焼結または浸透後、部品は、残留支持構造（使用され、事前に除去されていない場合）、遊離粒子、または表面汚染物質を除去するために洗浄が必要になる場合があります。これには、穏やかなブラストまたは超音波洗浄が含まれます。
4. 機械加工（研削、ラッピング、研磨）： SiCの硬度により、厳しい公差、特定の表面仕上げ、または精密な機能が必要な場合は、ダイヤモンド機械加工が必要です。
   • SiC研削： 正確な寸法を達成し、表面の平坦度または真円度を向上させるために使用されます。
   • SiCラッピングおよび研磨： シーリング面、光学部品、または半導体機器部品に不可欠な、非常に滑らかな表面（低いRa値）と高い平坦度レベルを達成するために使用されます。
5. オプションの処理：
   • シーリング： 残留気孔率のあるRBSCまたは特定の用途では、不浸透性を向上させるためにシーラントを塗布する場合があります。
   • コーティング： 機能性コーティング（例えば、超高純度用CVD SiC）を塗布して、表面特性をさらに向上させることができますが、これは、特定の表面機能が必要な場合を除き、バルクAM SiC部品ではあまり一般的ではありません。
6. 検査と品質管理: 寸法チェック、密度測定、表面粗さ分析、内部欠陥をチェックするためのNDT（X線または超音波など）、および機械的特性試験が実施され、部品が仕様を満たしていることを確認します。

これらの包括的な後処理のニーズを理解することは、AMによる高度セラミックス製造を検討する際に、技術的な調達専門家や技術者にとって不可欠です。これらのステップは、SiCコンポーネントの最終的なコスト、リードタイム、および特性に大きく影響します。

SiC 付加製造における一般的な課題と、それらを克服する方法：脆性、機械加工の複雑さ、AM 部品の熱衝撃。

SiC付加製造機は画期的な機能を提供しますが、デジタル設計から機能的で高性能なSiC部品への道のりは、課題がないわけではありません。炭化ケイ素自体は要求の厳しい材料であり、その付加製造は特定の複雑さを導入します。これらのハードルと、それらを軽減するための戦略を認識することは、成功した採用のために不可欠です。

一般的な課題とその対処方法を以下に示します。

• 材料の脆性（SiCの脆性）：
  • チャレンジだ： SiCは本質的に脆く、破壊靭性が低い。これにより、グリーン部品（焼結前）は非常に壊れやすく、取り扱い、脱粉、および移動中に損傷を受けやすくなります。焼結部品でさえ、衝撃や引張応力下で欠けや破損を起こしやすくなる可能性があります。
  • 克服： グリーン部品には、慎重な取り扱いプロトコルが不可欠です。フィレットの追加、鋭角の回避、および適切な壁厚の確保などの設計変更により、最終部品の応力集中を減らすことができます。一部の用途では、SiCマトリックス複合材料（例えば、繊維を組み込むことによって、ただしこれはAMではより複雑です）または機能勾配材料を作成することで、靭性を高めることができますが、これはAMの研究が活発に行われている分野です。適切な焼結後のアニーリングは、内部応力を緩和できます。
• 加工の複雑さとコスト：
  • チャレンジだ： 焼結SiCの極度の硬度により、従来の工具を使用して機械加工することが非常に困難で高価になります。厳しい公差と優れた表面仕上げのために必要な後処理機械加工は、特殊なダイヤモンド研削、ラッピング、またはEDMに依存しており、これらは遅く、コストがかかります。SiC機械加工の複雑さは、部品全体のコストにおける主要な要素です。
  • 克服： DfAMの原則が重要です。部品をほぼ正味形状に設計し、広範囲な後加工の必要性を最小限に抑えます。機械加工が避けられない場合は、研削工具に簡単にアクセスできる機能を設計します。可能な限り、必要な公差と仕上げを直接達成するためのAMプロセスの機能を検討します。RBSCの場合、遊離シリコンの存在により、純粋なSSiCよりも機械加工がわずかに容易になる可能性があります。
• 耐熱衝撃性（熱衝撃SiC）：
  • チャレンジだ： SiCは、高い熱伝導率と比較的低い熱膨張率により、他の多くのセラミックスと比較して優れた耐熱衝撃性を備えていますが、急激な温度変化は、特に複雑な形状や、AMによって製造された不均一な厚さの部品にひび割れを引き起こす可能性があります。AM部品の層間の結合は、プロセスが最適化されていない場合、弱点になることがあります。
  • 克服： 材料選択（例えば、特定のグレードのRBSCまたはNBSCは、一部のSSiCグレードよりも優れた耐熱衝撃性を提供する可能性があります）と焼結中の微細構造制御が重要です。均一な加熱と冷却を促進し、急激な温度勾配を回避する設計機能。有限要素解析（FEA）は、設計段階で熱応力集中を予測し、軽減するために使用できます。AMおよび焼結プロセス中の優れた層間結合を確保することが不可欠です。
• 収縮制御と寸法精度：
  • チャレンジだ： 脱脂と焼結中の大きな、場合によっては異方性の収縮（特にSSiCの場合）は、適切に管理しないと、寸法の不正確さや反りを引き起こす可能性があります。
  • 克服： 粉末特性、バインダー配合、印刷パラメータ、および焼結サイクルの正確な制御が不可欠です。高度なシミュレーションソフトウェアは、収縮を予測し、最初のCADモデルでの補正を可能にするのに役立ちます。反復的なプロセス最適化と、材料の挙動に関する深い理解が必要です。
• 粉末の取り扱いと管理：
  • チャレンジだ： 微細なSiC粉末は研磨性があり、適切に取り扱わないと吸入のリスクがあり、粉末床AMシステムでは流動性が問題になる可能性があります。
  • 克服： 適切な個人用保護具（PPE）、密閉された粉末取り扱いシステム、および