2007 Fiscal Year Annual Research Report
複雑曲面形状をもつ純チタン歯科補綴物のレーザ援用インクリメンタル成形
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18360069
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| Research Institution | Shizuoka University |
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Principal Investigator |
田中 繁一 Shizuoka University, 工学部, 准教授 (60197423)
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| Co-Investigator(Kenkyū-buntansha) |
中村 保 静岡大学, 工学部, 教授 (70023322)
早川 邦夫 静岡大学, 工学部, 准教授 (80283399)
中村 英雄 東京医科歯科大学, 大学院・医歯学総合研究科, 助教 (60172425)
本村 一朗 東京医科歯科大学, 大学院・医歯学総合研究科, 助教 (60272598)
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| Keywords | 塑性加工 / インクリメンタルフォーミング / 板成形 / チタン / 義歯床 / 歯科補綴 / チタン床 / レーザ成形 |
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| Research Abstract |
本研究では,インクリメンタルフォーミング技術に基づくデジタル歯科技工システムを提案しそれにより得られる補綴物の高精度化を目的とする。とくに当研究では上顎総義歯用の純チタン床を主要な対象物とした。本システムでは,患部の石膏印象などのレーザ非接触形状スキャンなどによりデジタル化した後に歯茎リリーフ部位などを形状モデリングし逐次成形プロセスを実行するために,従来のロストワックス鋳造法で必要であった各工程での型が不要となるとともに不活性雰囲気鋳造法のような特殊な設備と技術が不要となる。
前方逐次張出し形状された製品がトリミング後にスプリングゴー状態にゆがむ現象を三次元の弾塑性有限要素解析により考察した。その結果,工具の素材表面の摺動により裏面側に引張り塑性ひずみが発生するために工具側に引張り,裏面側に圧縮の応力が残留することを明らかにするとともに各種加工パラメータがその残留応力に及ぼす影響を明らかにした。
次に,純チタン素板の熱依存の材料力学モデルを用いてレーザ援用インクリメンタル成形プロセスを熱連成弾塑性有限要素法により解析し,成形部位裏面をレーザ局所加熱しながら成形することにより,表裏の塑性ひずみの差は小さくなりその分布は圧縮側へ移行することを明らかにした。計算結果に基づき,100のファイバーレーザを5軸インクリメンタル成形機に組み込み,レーザアシスト,インクリメンタル成形機を製作した。
さらに,各レーザ照射条件が残留応力に及ぼす影響を計算してレーザ成形線図を作成し,諸条件化で素材に導入されるひずみを明確にした。
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