2021 Fiscal Year Research-status Report
Dental CAD/CAM revolution by introducing AM technology to make zirconia crown - Challenge to condition optimization -
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21K09991
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| Research Institution | Hokkaido University |
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Principal Investigator |
上田 康夫 北海道大学, 歯学研究院, 准教授 (30241342)
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| Co-Investigator(Kenkyū-buntansha) |
山口 泰彦 北海道大学, 歯学研究院, 教授 (90200617)
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| Project Period (FY) |
2021-04-01 – 2024-03-31
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| Keywords | ジルコニアセラミックス / 3Dプリント / グリーン体 |
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| Outline of Annual Research Achievements |
初年度は，CADソフトウェアとしてAutodesk社のFusion360を導入し，脱脂・焼成の確認用サンプルとしての円盤状のものを，また後の試験を想定したJIS規格試験片の形状の試作サンプルなどの設計を行った．適合の精度を検証するクラウン形状のものは，円盤形状のもののテストが進んでから行うことにした．設計終了後は，当初の計画では，自力での3Dプリントは困難であると考え，順次，外注により産業用機器でプリント（成形），脱脂，焼結を行う想定だったが，手許に導入していた小型の光造形式3Dプリンタを利用して，材料の調整とプリント時の成形条件を様々にテストした結果，ジルコニア粉末と紫外線硬化レジンの配合比率が1:1程度で，プリント（成形）してグリーン体の製作をすることが可能になった．初年度は62個のプリントを完了したが，設計サイズと成形体のサイズにズレがあるため，加工条件と対比しながら状態の確認作業を続けている．また，成形物は予備実験として一部脱脂工程をテストしており，400℃，1時間程度で肉眼的には脱脂できているように見られることから，次年度にはその周囲の条件から確認を進めていく予定である．当初計画では，形状再現性と精度，歯冠形状のものの支台歯への適合性なども確認する予定だったが，これらについてはまだ実施できていない．成形体の製作は，初年度のべ100個の想定に対し現状は62個であったが，製作工程がある程度確立できたので，次年度は数百個程度の試作を行える見通しがついた．
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| Current Status of Research Progress |
Current Status of Research Progress
2: Research has progressed on the whole more than it was originally planned.
Reason
100個に対して62個と，当初予定よりも製作個数は少なく，精度確認なども進んでいないが，当初，自力では困難と考えていた3Dプリント（成形／グリーン体製作）が，加工条件の精査から自前で可能になった点は大きな進歩である．これにより，計画全体で見ると，当初予定よりも遥かに多くの試作が可能となり，様々なテストが行える可能性が出てきた．さらに，経費削減効果もあるため，次年度導入を検討していた機材（焼成炉）についても検討の幅が広がるものと考える．
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| Strategy for Future Research Activity |
3Dプリントした成形体（グリーン体）の製作に目処が立ったため，次年度はまず脱脂工程のテストを繰り返してブラウン体（＝脱脂が完了したもの）の製作条件の最適化を図っていく．これが順調に進んだ場合は，年度後半に，ブラウン体の焼成に移り，焼結に必要な条件の確認に移っていく予定である．
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| Causes of Carryover |
本研究に必要な機材を当初想定したもので全て買い揃えると，数千万円規模の予算を必要とすることから，初年度は，試作の一部を外注により製作する予定であった．しかし，実験を進めるに従って，当初考えていたよりも試料の試作が手許の小規模の装置でうまくいくようになったため，これらの外注を行わなかったため，その分の予算（50万円程度を想定）を繰り越すことができた．また，年度内に購入を予定していたPC（35万円程度を想定）が，年度途中でモデルチェンジ間近である事が判明したため，その時期と性能の確認を行なっていたが，発表時期が３月半ばであったため年度内購入には至らず，こちらも繰越となった．
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