2015 Fiscal Year Research-status Report
レーザー照射部温度のインプロセスモニタリングによるハイブリッド歯冠形成法の確立
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26462877
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| Research Institution | Kanazawa University |
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Principal Investigator |
古本 達明 金沢大学, 機械工学系, 准教授 (60432134)
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| Project Period (FY) |
2014-04-01 – 2017-03-31
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| Keywords | レーザ / ハイドロキシアパタイト / 粉末 / Additive Manufacturing / エネルギ密度 |
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| Outline of Annual Research Achievements |
各種アパタイト粉末をプレート上に効率的に堆積させるため，ブレードを用いて粉末を堆積させるスキージング法，粉末を加圧して堆積させる加圧法，粉末を溶媒に懸濁させ懸濁液をプレート上に塗布・乾燥させて堆積させる懸濁液乾燥法について検討を行った．その結果，歯質表面に粉末を均一に堆積させるためには，懸濁液乾燥法が最も適していることを明らかにした．また，堆積させた粉末厚さを評価する手法として，堆積粉末に対して真球を押し込んだときに形成される圧痕から厚さ求める手法を構築した．
次に，アルミナプレートに対してβTCP粉末およびαTCP粉末を懸濁液乾燥法によって堆積させ，Ybファイバレーザ照射による結合特性を調べると共に，結合部断面をSEM観察およびEDX分析して結合状態を評価した．その結果，(1)レーザ照射部中心付近はプレートと粉末が混ざり合った結合層ができるのに対し，その周辺には生体粉末のみの焼結層が形成されること，(2)造形物の溶融深さはレーザパワーが大きいほど，ビーム径，走査速度が小さいほど深くなること，(3)プレート内部の熱影響部がくさび状に形成されプレートが割れる要因となるため，プレート内部の溶融深さをできる限り抑えたレーザ条件の選択が必要となること，(4)レーザ照射エネルギとビームプロファイルとの関連から，粉末の結合幅が予測可能であることなどを示した．
また，得られた条件を用いて各粉末の平面造形および多層造形を行った結果，粉末の結合幅とオーバーラップ率を検討することで良好な結合部が得られることを示した．このとき，造形を重ねるにつれて造形物が形成されるレーザ条件が変化するため，レーザ条件の選定は各層に応じて行う必要があることもわかった．
その他，レーザ照射部の温度測定に関する予備実験を行い，赤外線輻射温度計による測定が可能であることがわかった．
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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
歯質に対して粉末を堆積させることを考慮した新たな粉末堆積手法を見いだし，その堆積粉末のレーザ結合特性を詳細に調べた．また，本手法で堆積させた粉末で多層造形が可能であることも示した．当初予定にある照射部温度の測定まではできなかったが，予備実験でレーザ照射部の温度測定が可能となる見込みが得られた．
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| Strategy for Future Research Activity |
今年度は引き続き，インプロセスによる温度監視システムの構築に向け，堆積粉末にレーザ照射したときの温度を赤外線輻射温度計で測定し，照射部温度と結合との関連を詳細に調べる．
また，HAP結合物と歯質との接合性を調べるため， 凝固物表面に対してダイヤモンド圧子を用いたスクラッチ試験を実施する．その他，小型のAEセンサーを歯質表面に取り付け，スクラッチ試験時のAE波形も同時に測定し，得られた波形から歯質とHAP凝固物との接合性を評価する．エナメル質および象牙質は組成が異なるため，組成の違いが接合特性に及ぼす影響も併せて調べる．
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| Causes of Carryover |
計画に対して6,978円の残額が生じたが，ほぼ計画通りの執行を行ったと考えている．
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| Expenditure Plan for Carryover Budget |
今年度はレーザ照射部の温度測定と共に，スクラッチ試験や結合部の分析評価を行うが，前年度の残額「6,978円」はこれらの実験を実施するための物品購入に充てる．
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Research Products
(2 results)
