| 研究課題/領域番号 |
20K04200
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| 研究種目 |
基盤研究(C)
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| 配分区分 | 基金 |
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| 応募区分 | 一般 |
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| 審査区分 |
小区分18020:加工学および生産工学関連
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| 研究機関 | 金沢工業大学 |
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研究代表者 |
加藤 秀治 金沢工業大学, 工学部, 教授 (90278101)
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| 研究分担者 |
森本 喜隆 金沢工業大学, 工学部, 教授 (00290734)
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| 研究期間 (年度) |
2020-04-01 – 2023-03-31
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| 研究課題ステータス |
完了 (2022年度)
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| 配分額 *注記 |
4,290千円 (直接経費: 3,300千円、間接経費: 990千円)
2022年度: 520千円 (直接経費: 400千円、間接経費: 120千円)
2021年度: 910千円 (直接経費: 700千円、間接経費: 210千円)
2020年度: 2,860千円 (直接経費: 2,200千円、間接経費: 660千円)
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| キーワード | 駆動型ロータリー工具 / ニオブチタン合金 / ヘール加工 / 高能率加工 / 切削機構 / チタニウム合金 / ロータリーヘール加工 / 高能率化 / インプラント / ダイヤモンド工具 |
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| 研究開始時の研究の概要 |
人工股関節置換術における問題として術後の人工骨ステム周りのゆるみがあり，これを回避するためには生体適合性に優れるだけでなく形状成形加工後も人骨に近い弾性率を有することが必要不可欠である．こうした点からニオブチタン合金材料を用いる必要があり，最終的には患者の幹部形状にフィットする形状に短期間で供給するカスタムメイド化の実現を目指す．本研究では，ニオブチタン合金材料を使用し，加工表面の材料組織的な信頼性を担保した上で丸駒チップ工具とシリンダ形状の円筒端面外周部を切れ刃とするロータリ工具を用いて切取り厚さを薄く制御することヘール加工との組み合わせによる高能率加工技術の構築を試みる．
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| 研究成果の概要 |
ニオブチタン(Nb-Ti)合金材料は細胞毒性が低いNbとTiの2元素で構成される材料である．また，人骨に近い弾性率を有しており，かつ精密鋳造法により一次成形品が供給しやすい材料のため，インプラント材料として期待されている．しかし，高い凝着特性や低い熱伝導率が原因となり、工具寿命が短く極めて高い難加工性を示し，高能率加工が難しい材料である．本研究では，丸駒チップや円筒端面外周部を有するロータリ工具を駆動させヘール加工と併用することにより，高能率加工を可能とした．また，オイルミスト供給環境下において工具の長寿命化を実現している．さらに，本手法の切削機構について検討し，有用性を明らかとしている．
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| 研究成果の学術的意義や社会的意義 |
Nb-Ti合金材料の高能率加工技術の開発においては，微細加工技術の開発においては、(a) 最適工具材料の選定と形状成形，(b) 極薄厚さの切りくずを生成する加工条件の把握と切削機構の解明が需要なポイントである．本研究ではシリンダ形状の円筒端面外周部を切れ刃とするロータリ工具を用いて切取り厚さを薄く制御することとヘール加工を組み合わせた加工法を提案し，切削温度を低減した高能率加工が可能であることを明らかとしている．これにより，生体適合性に優れ低い弾性率を有するNb-Ti合金の人工骨への適用への可能性を高められた．
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