FMH Durumu: Tescilli US, GB, FR, DE, TR
Teknoloji Alanı: Teknik Seramikler / İleri Malzemeler / Seramik Üretim Teknolojileri
TRL: 6
Teknik seramiklerin sinterleme öncesi ham halde daha düşük kuvvet ve enerji gereksinimiyle işlenmesini kolaylaştıran bu koagülasyon tabanlı seramik hamuru teknolojisi, oda sıcaklığında şekillendirme ve hassas işleme imkânı sunarak seramik üretim süreçlerinin sadeleştirilmesine katkı sağlamaktadır.
Teknolojiye Genel Bakış
Bu teknoloji, teknik seramiklerin sinterleme öncesi ham halde daha kolay işlenebilmesi için geliştirilmiş koagülasyon tabanlı bir seramik hamuru formülasyonudur. Sistem; akrilik asit (AA) ve 2-akrilamido-2-metil propan sülfonik asit (AMPS) içeren doğrusal bir kopolimer, su ve metal oksit seramik nanoparçacıklarının belirli oranlarda bir araya getirilmesine dayanmaktadır. Teknoloji; alümina, magnezyum oksit ve itriya ile stabilize edilmiş zirkonya gibi farklı metal oksit seramik sistemlerine uygulanabilir.
Teknolojinin temel mekanizması, seramik nanoparçacıkları arasında polimer köprülenmesi yoluyla homojen bir koagülasyon oluşturulmasıdır. Bu yapı, yüksek seramik içeriğine rağmen hamura yeterli elastikiyet ve şekillendirilebilirlik kazandırarak seramik gövdelerin oda sıcaklığında işlenebilmesini mümkün kılmaktadır. Böylece frezeleme, kesme ve lazer kesim gibi işlemler sinterleme öncesinde gerçekleştirilebilir.
Ham işleme yaklaşımının önemli avantajlarından biri, sinterlenmiş ve yüksek sertliğe sahip seramiklerin nihai işlenmesine kıyasla daha düşük işleme kuvvetleri gerektirmesidir. Geliştirilen hamurun yükseltilmiş sıcaklığa ihtiyaç duymadan oda sıcaklığında işlenebilmesi de prosesin enerji gereksinimini azaltma potansiyeli sunmaktadır. Bu özellik, özellikle karmaşık geometrilerin ve hassas detayların üretiminde daha yalın ve esnek bir proses yaklaşımı sağlar.
Formülasyonda düşük oranda kopolimer kullanılması, geleneksel seramik hamurlarında ihtiyaç duyulan yüksek miktardaki organik bağlayıcı, dağıtıcı ve diğer yardımcı katkıların azaltılmasına olanak sağlar. Bunun sonucunda sinterleme sırasında karmaşık bağlayıcı giderme aşamalarına olan ihtiyaç azalabilir ve proses akışı sadeleşebilir.
Ham işleme sırasında oluşan seramik hamuru artıkları, su ilavesiyle yeniden işlenebilir hale getirilebilir. Bu özellik, malzeme kullanım verimliliğini artırma ve üretim atıklarını azaltma potansiyeli sunar.
Problem / Pazar İhtiyacı
Sinterlenmiş teknik seramiklerin yüksek sertlik ve kırılganlıkları, nihai şekillendirme ve talaşlı işleme süreçlerini zorlaştırabilmekte; yüksek işleme kuvveti, takım aşınması, çatlama riski ve yüksek proses maliyetleri gibi sorunlara neden olabilmektedir. Bu nedenle karmaşık geometrili seramik parçaların mümkün olduğunca sinterleme öncesinde şekillendirilmesi ve işlenmesi üretim açısından önemli avantajlar sunmaktadır.
Mevcut ham seramik işleme yöntemleri ise yüksek miktarda organik bağlayıcı ve yardımcı katkı, basınçlı prosesler, özel ekipman veya ilave sıcaklık kontrollü aşamalar gerektirebilmektedir. Bu teknoloji, düşük katkı oranıyla oda sıcaklığında şekillendirilebilen ve işlenebilen seramik hamuru oluşturarak ham işleme prosesini kolaylaştırmayı ve enerji gereksinimini azaltmayı amaçlamaktadır.
Temel Avantajlar
- Oda sıcaklığında ham işleme sayesinde daha düşük proses enerji gereksinimi potansiyeli
- Sinterlenmiş seramiklerin işlenmesine kıyasla daha düşük işleme kuvveti gereksinimi
- Frezeleme, kesme ve lazer kesim gibi sinterleme öncesi işleme yöntemlerine uygunluk
- Düşük kopolimer oranıyla yüksek seramik nanoparçacık içeriği
- Karmaşık bağlayıcı giderme aşamalarına duyulan ihtiyacın azaltılması
- Ham işleme artıklarının su ilavesiyle yeniden kullanılabilmesi
- Alümina, zirkonya ve magnezyum oksit gibi farklı teknik seramik sistemlerine uygulanabilme
- Hassas detayların ve karmaşık geometrilerin ham halde işlenebilmesi
Uygulama Alanları
- Teknik seramik parça üretimi
- Ham seramik işleme
- Seramik hızlı prototipleme
- Karmaşık ve hassas seramik geometrilerin üretimi
- Alümina bazlı teknik seramikler
- Zirkonya ve diğer metal oksit seramikler
- Frezeleme ve lazer kesim ile seramik şekillendirme
İlgili Sektörler
- Teknik Seramikler
- İleri Malzemeler
- Hassas Üretim
- Medikal ve Dental Teknolojiler
- Enerji Teknolojileri
- Elektronik ve Yüksek Sıcaklık Uygulamaları
Teknoloji Hazırlık Seviyesi ve Doğrulama
Teknoloji Hazırlık Seviyesi: TRL 6
Teknoloji için laboratuvar testlerine yönelik prototipler geliştirilmiş ve başta alümina olmak üzere çeşitli teknik seramiklerle deneysel çalışmalar tamamlanmıştır. Bu çalışmalar, formülasyonun şekillendirilebilirliği ve ham işleme kabiliyetinin doğrulanmasına yönelik teknik temel sağlamış olup teknoloji mevcut durumda endüstriyel doğrulama aşamasındadır.
Fikri Mülkiyet
Avrupa Patenti: EP4355712B1
Patent Başlığı: Koagülasyon Yoluyla Ham İşleme İçin Seramik Hamuru Hazırlanması
Rüçhan Tarihi: 18 Haziran 2021
Avrupa Başvuru Tarihi: 16 Haziran 2022
Tescil Yayın Tarihi: 2 Ekim 2024
Başvuru Sahibi / Hak Sahibi: Sabancı Üniversitesi
Ticarileşme Durumu
Teknoloji endüstriyel doğrulama aşamasındadır ve lisanslamaya açıktır.
İş Birliği Olanakları
- Lisanslama
- Bilimsel danışmanlık
- Ortak Ar-Ge ve birlikte geliştirme
- Endüstriyel doğrulama ve pilot uygulamalar
- Ortak üretim ve imalat iş birlikleri
Potansiyel iş ortakları arasında teknik seramik üreticileri, ileri malzeme firmaları, hassas seramik parça üreticileri, seramik işleme teknolojisi ve ekipmanı geliştiricileri ile yüksek performanslı seramik bileşen kullanan sanayi kuruluşları yer alabilir.
Buluşçular
Buluşçular: Özge Akbulut, Omid Akhlaghi Baghoojari, Lyn Zemberekci, Gizem Demir
İletişim
Bu teknolojiyle ilgili lisanslama, endüstriyel doğrulama, ortak Ar-Ge veya diğer iş birliği olanakları için Sabancı Üniversitesi Teknoloji Transfer Ofisi (SUATT) ile dpe.suatt@sabanciuniv.edu adresi üzerinden iletişime geçebilirsiniz.
