3Dプリント医療機器用金属部品の研磨

整形外科および歯科インプラントで粗面と平滑面のバランスを取る方法

3D プリント技術の開発 医療機器業界に革命的な影響を与えました 、製品設計とマスカスタマイゼーションの無限の新しい可能性を開きます。ただし、興味深いひねりがあります。金属パーツを研磨する必要があるためです。 — 最も人気のあるアプリケーションの一部。

具体的には、3D プリントされた表面の粗い仕上げと固有の多孔性により、金属研磨 多くの場合、3D プリントされた金属部品に必要です 整形外科および歯科用インプラントに使用 .

3D プリントされた金属部品の表面仕上げと気孔率

3D プリントされた金属部品を作成するために使用される方法は多数あります。たとえば、アルゴン雰囲気でチタン部品を構築する場合など、特殊な雰囲気で作成される場合があります。または、直接金属レーザー焼結 (DMLS) を使用して 3D プリント金属部品を作成することもできます。 、選択的レーザー溶融 (SLM) 、電子ビーム溶解 (EBM) 、またはその他のプロセス。

どの方法を使用する場合でも、3D プリントの性質は、3 つの変数がパーツの仕上げとその密度 (または空隙率) を決定することです。 :

• 印刷プロセスの「エレベーター」層のステップ
• レーザービームのサイズ
• 金属の粒子サイズ

インプラントに 3D プリント金属部品を使用する理由

マス カスタマイズの能力に加えて、金属部品の 3D プリントは、整形外科および歯科用インプラントに特定の利点を提供します。

つまり、上記の 3 つの冶金学的変数の組み合わせにより、骨や他の組織とインプラントとの融合を促進する、非常に粗く、多孔性の仕上げが作成されます。その融合は、手順の成功に不可欠です.

しかし、優れた摩耗特性が必要な関節インプラントなど、滑らかな仕上げが必要な場合はどうでしょうか?そこで金属部品の研磨の出番です。

3D プリント インプラントにおける金属部品の研磨の役割

3D プリントされた膝インプラントなどの用途では、骨がインプラントに融合できるように、表面の一部を粗く多孔質にする必要があります。ただし、膝の摩耗面では 、できる限り滑らかな仕上げが必要です:

• 摩擦を減らす
• インプラントの寿命が適度に長いことを確認する
• インプラントがレシピエントに痛みを引き起こすリスクを軽減

同じ原則が、摩耗面と骨または他の組織と融合しなければならない面の両方がある股関節、肩、およびその他のタイプのインプラントにも適用されます。

米国だけでも、毎年何百万人もの人々が股関節または膝関節置換術を受けています。近年、以下に関連する訴訟が広く報道されています:

• デバイスの故障
• これらのタイプのインプラントに関連する痛みや怪我
• 過度の摩耗により、約 20 年間使用できるデバイスを早期に交換する必要がある

インプラント メーカーにとって幸いなことに、3D プリントの使用と金属部品の適切な研磨技術を組み合わせることで、適切な仕上げを実現できます。 .

これにより、3D プリントされた金属インプラントの特定の表面を可能な限り滑らかにし、他の表面は に必要な粗さと多孔性を維持できます。 効果的なインプラントと組織の融合。

3D プリントされた金属部品を研磨する際の目標

金属部品の研磨にはいくつかの方法があります。その方法は、労働集約的で正確な (したがって、より費用がかかる) 手磨き からさまざまです。 さまざまな自動研磨方法に レーザーまたは電子ビームによる研​​磨 .これらすべての技術の目標は、滑らかで気孔のない表面仕上げを得ることです。

非常に精密な 3D プリントで作成された金属部品を研磨するには、材料の除去を厳密に制御する機能が非常に重要です。 厳しい寸法公差をすべて備えたパーツの元の形状を確保するのに役立ちます — 保存されます。

一般に、3D プリント パーツの研磨技術では、可能な限り最小限の材料を除去しながら、指定された滑らかさを達成する必要があります。 .これは、複雑な形状、鋭いエッジ、細かいディテールを持つ金属部品に特に当てはまります。

したがって、3D プリントされた整形外科用または歯科用インプラントやその他の医療機器の金属部品を研磨する場合、主に公差を維持することに重点が置かれます。これは、非常に光沢があり、鏡のような仕上がりが必要な用途にも当てはまります。

カスタム金属研磨は、使用する金属の種類に応じて、金属切削が厳しい公差と最小限の材料除去を維持しながら Ra 0.1 µm 以下の表面仕上げを達成できる分野です。その結果、インプラントやその他の医療機器で使用するために必要な技術的特性を提供する表面仕上げが得られます。

(詳細については、ブログの 3D プリント パーツの世界での金属研磨をご覧ください。)

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