2022 Fiscal Year Annual Research Report
骨固定用金属製インプラントの超異方的剛性機能設計のための指導原理
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20H02036
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| Research Institution | Kindai University |
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Principal Investigator |
仲井 正昭 近畿大学, 理工学部, 教授 (20431603)
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| Co-Investigator(Kenkyū-buntansha) |
山本 衛 近畿大学, 生物理工学部, 教授 (00309270)
京極 秀樹 近畿大学, 次世代基盤技術研究所, 教授 (10258056)
坂田 誠一郎 近畿大学, 理工学部, 教授 (80325042)
植木 洸輔 近畿大学, 理工学部, 講師 (10845928)
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| Project Period (FY) |
2020-04-01 – 2023-03-31
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| Keywords | 生体材料 / ステンレス鋼 / 金属積層造形 / 結晶方位配向 / ヤング率 / 異方性 / 骨固定 / インプラント |
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| Outline of Annual Research Achievements |
金属積層造形技術の一つである選択的レーザ溶融法を用いて結晶方位配向を制御することにより、縦方向と横方向のヤング率の差（ヤング率異方性）が大きな金属製プレートの作製を試みた。供試材として、汎用的な医療用金属材料の一つである316Lステンレス鋼を用いた。オーステナイト系ステンレス鋼単結晶のヤング率は、<111>が最も高く、次いで<110>が高く、<100>が最も低い。ヤング率の差が大きくなる組合せは、<100>と<111>であるが、それらの結晶方位は直交関係にない。そこで、縦方向と横方向の配向が、縦方向/横方向 = <100>/<110> および <110>/<111> となるように造形することとした。造形条件を先行研究の報告を参考に決定し、造形体の板厚を2㎜、5㎜、10㎜、15㎜の4種類とした。すべての造形体においてヤング率異方性を確認することができた。ただし、単結晶のヤング率から予想されるほどの大きなヤング率異方性は得られなかった。さらに、ヤング率異方性の大きさには板厚依存性が認められた。X線回折により、これらの造形体中には、意図した結晶方位配向とは異なる結晶方位の結晶も混在することが示された。造形体中の溶融池形状を観察した結果、先行研究の報告に比べて、レーザ照射方向に伸長した形状も認められた。結晶方位配向を制御するための一つの要素として、溶融池形状が挙げられる。したがって、ヤング率異方性の大きさを単結晶のそれに近づけるためには、適切な溶融池形状を安定的に得ることも重要であると考えられる。
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| Research Progress Status |
令和4年度が最終年度であるため、記入しない。
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| Strategy for Future Research Activity |
令和4年度が最終年度であるため、記入しない。
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