2023 Fiscal Year Annual Research Report
Development and dental application of composite materials for additive maufacturing reinforced with nanofibers and anisotropic fillers
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23H03087
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| Allocation Type | Single-year Grants |
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| Research Institution | Tokyo Medical and Dental University |
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Principal Investigator |
宇尾 基弘 東京医科歯科大学, 大学院医歯学総合研究科, 教授 (20242042)
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| Co-Investigator(Kenkyū-buntansha) |
飯島 志行 横浜国立大学, 大学院環境情報研究院, 准教授 (70513745)
金澤 学 東京医科歯科大学, 大学院医歯学総合研究科, 教授 (80431922)
和田 敬広 東京医科歯科大学, 大学院医歯学総合研究科, 講師 (10632317)
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| Project Period (FY) |
2023-04-01 – 2026-03-31
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| Keywords | 積層造型 / 複合材料 / 歯科材料 / フィラー強化 / ファイバー強化 |
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| Outline of Annual Research Achievements |
歯科修復装置の光造型式（SLA式）および融解積層式（FDM式）3Dプリンタによる政策に適した新規素材の開発を目的とし、両方式プリンターの原料樹脂へのフィラー等の強化成分の添加を試みると共に、その造形体の寸法精度と機械的特性について検討を行った。
SLA式プリンタ用樹脂については、アクリルベースの高透光性樹脂、市販のフィラー添加樹脂に加えて、エラストマー系の素材を現有のプリンタで造形し、造形速度・積層方向と寸法精度、機械的特性（特に曲げ強さ）の関係を調査した。さらに歯科用コンポジットレジンに用いられているガラスフィラーを分散した樹脂をSLA式プリンタで造形した場合のガラスフィラーからのイオン溶出状況を計測し、歯質強化などの機能性を持つイオン徐放の可能性について検討した。
FDM用樹脂については、FDM用フィラメント成形装置（フィラメントエクストルーダー）を2023年度に設備備品として購入し、フィラー添加樹脂のフィラメント成形に向けた検討を開始した。また代表的なスーパーエンジニアリングプラスチックとして歯科応用も開始されたPEEKのFDMによる造形を目的として、市販PEEKフィラメントを現有のFDM式プリンタで造形し、造形速度・積層方向と寸法精度、機械的特性（特に曲げ強さ）の関係を調査した。特にFDMの造型時のノズル、チャンバーなど各所の温度、成形速度と造型体の密度、強度との関係を調査し、今後のPEEKへのフィラー添加に向けた基礎的検討を行った。
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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
代表的な高強度ポリマーであり、歯科応用も始まっているPEEKについて、フィラー添加PEEKの積層造型について一定の目処が得られており、今後、得られた作製条件を元に造型物の物性評価を行う予定である。光造型式についてもフィラーなどの添加に一定の指針が得られており、歯科応用に必要な素材および製造条件について更なる検討を行う。
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| Strategy for Future Research Activity |
フィラー添加したPEEKなどのエンプラ（エンジニアリングプラスチック）フィラメントを融解積層方式（FDM式）3Dプリンタ（2024年度設備備品）を用いて積層造型し、その成型体の寸法精度、表面性状、緻密性および強度を評価して、強度と寸法精度、表面性状を最適化するための造型条件を検討すると共に、削除造形による成形体との比較を行う。
また、光造型方式（SLA式）用モノマーに種々のサイズ、表面処理のフィラーを添加し、その積層造型体の寸法精度、表面性状、緻密性および強度を評価して、強度と寸法精度、表面性状を最適化するためのフィラー添加条件を模索する。
上記の手法を用いて歯冠修復物や義歯床など臨床に即した修復装置を成型し、造形物の寸法精度や曲げ（圧縮）強度を、現行法による造形物と比較し、フィラー添加複合樹脂の積層造型の臨床応用可能性を検討する。
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