革新的コールドシンタリングがエネルギー消費と材料廃棄を大幅削減

ペンシルベニア州立大学（ペンシルベニア州ユニバーシティパーク）の研究者たちが、粉末材料に広く使用される製造プロセス「シンタリング（焼結）」の新手法を開発しました。従来法に比べて時間とエネルギーを大幅に削減するこの新プロセスは、製造業と省エネに世界的な影響を与え、新たな発見への道を開く可能性を秘めています。

クライブ・ランドール教授（材料科学工学教授、ペンシルベニア州立大学材料研究所長）率いるチームが開発したペンシルベニア州立式コールドシンタリングプロセスは、シンタリング——粉末材料を熱と圧力で緻密化（圧縮）するプロセス——の新たなアプローチです。シンタリングは、ガラス、金属、レンガ、プラスチックなど幅広い材料の製造に使用されています。

ランドール氏のアプローチは、液体を用いて、従来法のわずかな時間と温度でシンタリングプロセスを完了させます。プロセスが数時間ではなく数分で完了するため、製造セクターにおける生産性とコストの大幅な向上、製造業からの温室効果ガス排出量の大幅削減が期待されます。

「私たちが行っているのは、溶解プロセスで液体を使用することです。その後、蒸発プロセスで機能します」とランドール氏。「これは以前にも行われてきましたが、通常は非過渡相で行われます。このプロセスで真に重要なのは、液体がそこにあり、そして消える——その『あり、そして消える』過程で、シンタリングを駆動するために必要なすべての交換、拡散、成長プロセスを捕捉している点です。」

従来のシンタリングが約1000℃で数時間かかるのに対し、コールドシンタリングは室温〜200℃で進行するため、従来の高温シンタリングに耐えられない材料の製造への道が開かれました。

「新しい材料をそのプロセス全体に組み込み、新たな機能を創出し、最終的にわずか20分で緻密化できるシステムが実現できれば、スループットと製造歩留まりは飛躍的に向上します」とランドール氏。「これは製造業にとって、省エネにとって、環境にとって素晴らしいことであり、材料創製における新たな知的挑戦を可能にします。」

このアプローチは、「Cold Sintering Process of Composites: Bridging the Processing Temperature Gap of Ceramic and Polymer Materials」（複合材料のコールドシンタリングプロセス：セラミックとポリマー材料の加工温度ギャップを埋める）と題された最近の論文で、ランドール氏と共著者たちによって『Advanced Functional Materials』誌に発表されました。詳細は https://tinyurl.com/ya65e5x7 のアブストラクトをご覧ください。

イノベーションハブ、有望な輸送技術プログラムに助成

ミシガン大学（ミシガン州アンアーバー）のミシガン翻訳研究商業化（MTRAC）州全体イノベーションハブプログラムが、先進輸送技術プロジェクト7件に助成しました。複数のプロジェクトが、将来の製造業向け先進技術を対象としています。

輸送課題の解決に高い潜在力を示す7技術が、MTRACプログラムから総額60万ドルの資金を受け、商用化に向けた前進を続けます。5技術には10万ドル、2技術には5万ドルが助成され、年間を通じて特定のマイルストーン達成で残り5万ドルがアンロックされる可能性があります。

「これらのチームは、研究と将来の輸送システムを結びつけ、技術を市場に届けるため懸命に取り組んでいます」と、新任のU-M MTRACプログラムディレクター、エリック・ピーターセン氏。「プロジェクトと人材への投資は、車両の電動化と自律システムによる人・物の移動が提案される中、ミシガン州が輸送業界でのリーダーシップを維持する助けになります。」

10万ドル助成を受けるプロジェクト：

• 自動車自律走行用高周波レーダー（U-M）：優れた検出分解能、広角スキャン範囲、最小サイズ・重量・消費電力を実現するサブミリ波レーダーシステム。
• エンジンシリンダーボア用高性能コーティング（ミシガン州立大学）：シリンダーボア内面にダイヤモンドライクコーティングを堆積させ、摩擦と燃料消費を低減するプロセス。
• マルチマテリアル3Dプリンティング（U-M）：マイクロアディティブ製造により電気アセンブリを部品に統合する手法。
• 可変結合ワイヤレス電力伝送システム（U-M）：送信機と受信機の間で広範囲の位置・距離で高効率を達成するワイヤレス電力伝送システム。
• Your Own Planner（U-M）：制約と嗜好に基づき、最小労力で低コストな最適旅行計画を生成する検索エンジン。

5万ドル助成を受けるプロジェクト：

• ロボティクス用高度物体認識LiDAR（U-M）：LiDARの距離測定を、高速・高精度な物体認識で補完し、LiDAR点群を効率的に物体セマンティクスに変換するシステム。
• 自律走行用センサーフュージョンと認知コンピューティングソリューション（U-M）：生センサー入力を高度に圧縮された「キュー」に変換し、軌道予測やマルチオブジェクトトラッキングなどのリアルタイム意思決定タスクの精度を高める、低計算能力システム。

2012年以来、U-MはMTRAC先進輸送プログラムを運営。5年間で47件のプロジェクト提案を受け、17件に資金提供し、総額約800万ドルのフォローオン資金を生み出しました。

U-Mは、ミシガン州立大学、ミシガン工科大学、ウェイン州立大学と共にMTRACプログラムを持つ4大学の一つ。各大学は農業生物学、先進応用材料、ライフサイエンス、先進輸送、バイオメディカルなど異なる業界に焦点を当てています。

プログラムの成功により、U-Mは2017年2月に先進輸送プロジェクトの州全体イノベーションハブに指定されました。先進輸送イノベーションハブは、ミシガン経済開発公社（MEDC）の起業家・イノベーションイニシアチブと連携した州全体イニシアチブの一環で、高等教育機関、病院システム、非営利研究センターからの新技術の創出と移転を加速する翻訳研究に資金を提供します。技術は研究段階から実用的な実世界応用へ。U-Mイノベーションハブは、起業家センター（CFE）と技術移転オフィス（OTT）が共同運営しています。

「これほど多くのプロジェクトが資金提供の対象となったことは、プログラムが機能しており、州内の大学全体にわたる知的才能の優れた代表例です」と、MEDC大学関係ディレクター、デニーズ・グレイブス氏。「輸送技術を研究から市場へ移すことは、ミシガン州経済の成長に不可欠です。州の頭脳力とMTRACのようなリソースを組み合わせることは、実世界の製品に翻訳可能な研究プロジェクトに商業的焦点を与える好例です。」

ホスト大学との協業、ミシガン戦略基金の支援、MEDC起業家・イノベーションイニシアチブの管理下で、MTRACプログラムはこれまで138プロジェクトに資金提供、19社のスタートアップ育成、61雇用創出、7,640万ドルのフォローオン資金確保、12社への技術ライセンスを実現。U-Mイノベーションハブプロジェクトの資金提供期間は2017年8月1日〜2018年7月31日。

州全体U-M MTRACイノベーションハブ輸送プログラムは、2018年1月から新規申請を受け付けます。

ドローンメーカー、新クラウドファンディング株式募集を開始

デュークロボティクス社（フロリダ州ガルフブリーズ）、先進ロボットシステム技術の開発者が、SECによるティアIIのRegulation A+に基づく最大1,500万ドルの普通株式募集が適格と認められ、最低450ドルから一般公募可能になったことを発表しました。

米国防総省テロ対策技術支援局（CTTSO）から名誉あるセキュリティイノベーション賞を受賞したデュークロボティクスのRegulation A+エクイティクラウドファンディング募集は、適格・非適格投資家を問わず一般公衆に、イスラエルで開発された新しいロボット・ドローン技術への投資機会を提供します。

デュークの経営陣は、同社の開発がゲームチェンジャーとなり、ロボット業界で大きな成長ポテンシャルを持つと確信しています。「命を救い、即時航空支援で部隊を強化する」というミッションのもと、デュークロボティクスはTIKADを開発——空中プラットフォーム上の完全ロボット兵器システム、「未来の兵士」ドローンシステムと呼ばれます。高出力TIKADは遠隔操作可能、ユーザーフレンドリー、現場への携帯が容易で、多様な兵器ペイロードを搭載可能です。

独自のスタビライゼーション技術により、TIKADは兵器の反動を吸収し、危険な様々な状況で部隊を守るピンポイント標的・射撃精度を実現。地上展開部隊数を削減し、死傷者を減らせると主張しています。

「元特殊任務部隊指揮官として、長年戦場にいました」と、デュークロボティクスCEOラジエル・アトワール氏は声明で述べています。「ここ数年、戦場での部隊のニーズがどう変わったかを目の当たりにしてきました。」

同社のTIKAD技術は、従来の正規軍同士の対決が稀になり、ゲリラ戦が常態化する中、無人航空機（UAV）技術で部隊を置き換えることを可能にするとされています。デュークロボティクス幹部によれば、UAVから小火器を空中発射することは——これまで実行可能な選択肢ではありませんでした。

「テロリストが活動する時、民間人の中から活動するため、軍は標的エリアにミサイルを撃ち込めません」とアトワール氏。「無実の民間人への付随的損害リスクが高すぎるからです。残された主な解決策は地上部隊の投入——しかしこれはリスクを自軍部隊に移すことになり、しばしば負傷・死傷につながります。しかし我々は考えました。『もし……もしもっと良い方法があったら？』と。そこで解決策を創りました——TIKADです。」

デュークロボティクスのRegulation A+エクイティクラウドファンディングについて詳しくは、DukeFutureSoldier.comをご覧ください。

Tech Frontはシニアエディター、パトリック・ウォージニアックが編集。