| 研究課題/領域番号 |
20K05141
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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26040:構造材料および機能材料関連
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| 研究機関 | 新居浜工業高等専門学校 |
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研究代表者 |
當代 光陽 新居浜工業高等専門学校, 環境材料工学科, 准教授 (10610800)
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| 研究分担者 |
真中 俊明 新居浜工業高等専門学校, 環境材料工学科, 准教授 (60805068)
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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: 1,040千円 (直接経費: 800千円、間接経費: 240千円)
2021年度: 1,430千円 (直接経費: 1,100千円、間接経費: 330千円)
2020年度: 1,820千円 (直接経費: 1,400千円、間接経費: 420千円)
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| キーワード | 金属３Dプリンタ / レーザ積層造形法 / 生体材料 / チタン合金 / 金属積層造形 / 金属3Dプリンタ / レーザ積層造形 / 微細組織 / 集合組織 / 金属積層造形法 / 生体用インプラント |
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| 研究開始時の研究の概要 |
我々の研究グループでは独自の骨代替インプラント用β-Ti合金の設計指針を構築し、これに基づいて[001]方位において生体骨程度の低ヤング率を有するインプラントの開発を提案している。本研究では成分元素の混合粉比率によって所望の組成(e/a)を選択し、さらに金属積層造形法により熱流方位を制御することで[001]方位に結晶の集合組織を発現させる。このことにより、患者一人一人に合い、かつ低ヤング率を示すカスタムメイドインプラントを開発する。
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| 研究成果の概要 |
金属積層造形法は複雑形状の実現化や迅速なカスタマイズ製品の作製に適しており、新しい製造方法として注目されている。本研究はスタート材として成分元素の混合粉末を用いて、レーザ積層造形時に「合金化(組成)」「形状」「微細組織(結晶配向)」を同時に制御し、室温でbcc相を示すチタン合金(β-Ti)合金造形体の組成・形状・結晶配向を自在に操ることを目指し3年間の研究を実施した。結果としてPre-alloyed粉末を必要としない画期的金属積層造形プロセスを確立し、あたかも生体骨として振る舞うことのできる抜去不要な骨類似機能を有する次世代β-Ti合金インプラントの創製を提案するに至った。
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| 研究成果の学術的意義や社会的意義 |
本研究の目的遂行は、ターゲットとしているβ-Ti合金のみならず、様々な合金系へと波及することが予想され、例えば造形機に粉末混合機を搭載させることで、ボタン1つで自在に合金系・組成・形状・組織を制御し、製品を作ることのできるプロセスの構築につながると考えられる。このことは言うまでもなく、今後の積層造形法を用いた製造プロセスの一層の普及に直結し、金属３Ｄプリンタを用いた製造技術発展とこれに関する市場拡大に大きく寄与するといえる。
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