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チタン(Ti)は軽量、高比強度、耐食性に加え生体親和性に優れているので、歯科用インプラント部品(代表例は人工歯根)に不可欠な材料であるが、生体適合に必要な表面性状の制御が困難などの問題が山積している。これらの問題を解決するため、光造形複合加工装置(レーザ光造形とミーリング機械加工の複合)を用いて、Tiインプラント部品の造形法とその造形物の機械的特性を研究した。
1.光造形法
光造形とミーリング加工の複合造形法に最適な形状モデリングとCAD/CAMソフトウェアを考案した。
2.造形条件と造形品の特性の関係
積層ピッチ、ハッチングピッチ(走査間隔)、レーザの照射強度を変えて焼結を行い、またミーリング加工条件を変化させて造形を行い、マクロとミクロな形状と密度(空孔率)の測定、引張り試験と硬さ試験を行った。その結果、積層ピッチが大きくなるのに伴ってレーザ焼結部形状にくびれや球状化が生じる。レーザ送り速度が速いほど、くびれが生じる積層ピッチは小さくなる。また、ハッチングピッチによってマクロ形状は異なり、第1走目のレーザ焼結部の形状が大きく、第2走目以降のそれは小さくなる傾向を示す。これらの結果から、高レーザ出力で十分な熱エネルギを与え、粉末の体積量が増加しないように、造形の途中で上面の高さをミーリングして均一にすると精密な造形物を作製できることがわかった。
3.インプラント部品の耐食性
Tiインプラント部品の耐食性は、電気化学的計測装置を用いて測定(不動態膜の除去を伴う動的条件下での腐食電位と腐食電流の測定)できるようにした。
4.摩耗試験
アブレシブ(各種研磨砥粒)環境下での摩耗試験を可能とする試験装置と方法を確立した。
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