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2018 年度 実施状況報告書

レーザー積層造形法により製作した歯科補綴装置の熱処理による異方性制御と高強度化

研究課題

研究課題/領域番号 17K17157
研究機関東京医科歯科大学

研究代表者

高市 敦士  東京医科歯科大学, 歯学部附属病院, 助教 (30707047)

研究期間 (年度) 2017-04-01 – 2020-03-31
キーワード積層造形 / CAD/CAM / 疲労強度
研究実績の概要

近年レーザー積層造形(SLM)法が,新たな歯科補綴装置製作プロセスとして期待されている.しかし,SLM法は造形過程での急激な熱勾配に起因した残留応力によ る疲労強度が低下する問題や造形方向によって機械的性質が異なる異方性の問題が指摘されている.本研究は造形体の異方性を制御し機械的性質の等方化を目的 とした最適な熱処理条件を解明することを目的とする.
前年度には 積層造形装置EOSINT M280とCo-Cr合金粉末MP1を用いて製作したコバルトクロム合金の組織の評価を行い1150°Cの熱処理を施すことで残留応力緩和と結晶構造の等軸化が達成されることが明らかとなった.
本年度は1150℃の熱処理を施したクラスプ形状の疲労試験片を用いて疲労試験を行った.その結果、破断までに要する回数は熱処理を施さない試料では造形方向により優位に異なる一方で熱処理後には造形方向による有意差は認められなかった.また熱処理時間が長くなると結晶粒間の析出物が粗大化し疲労強度が低下することが明らかとなった.一方で引張試験形状の試験片を用いた疲労試験では熱処理により疲労強度の顕著な向上が認められたものの造形方向による差は残存することが明らかとなった。これらの違いは試験形状のサイズ、積層回数に起因している可能性が考えられる。形状が大型の引張試験片では積層回数が大きく各層に内包される欠陥のリスク頻度がクラスプ試験片に比べて大きいため造形方向による違いが残存した可能性が考えれられる。

現在までの達成度 (区分)
現在までの達成度 (区分)

3: やや遅れている

理由

疲労試験とその解析に予定以上に時間がかかってしまい適合性の評価に取りかかれていない。

今後の研究の推進方策

今年度は適合性に関する実験を集中して行いっていく予定である。

次年度使用額が生じた理由

疲労試験の結果を詳細に解析するのに時間が要し、予定していた適合性を評価する実験に取りかかれなかった。
次年度使用額はもともと予定していた適合性試験のための試料製作、金型製作などに使用する予定である。

  • 研究成果

    (10件)

すべて 2019 2018

すべて 雑誌論文 (1件) (うち査読あり 1件) 学会発表 (9件) (うち国際学会 2件)

  • [雑誌論文] Effect of heat treatment on the microstructure and fatigue strength of CoCrMo alloys fabricated by selective laser melting2019

    • 著者名/発表者名
      Seki Erina、Kajima Yuka、Takaichi Atsushi、Kittikundecha Nuttaphon、Cho Hla Htoot Wai、Htat Hein Linn、Doi Hisashi、Hanawa Takao、Wakabayashi Noriyuki
    • 雑誌名

      Materials Letters

      巻: 245 ページ: 53~56

    • DOI

      https://doi.org/10.1016/j.matlet.2019.02.085

    • 査読あり
  • [学会発表] Effect of Preheating Treatments on Interfacial Reaction between Dental Porcelain and Low Magnetic Susceptibility Zr-14Nb Alloy2018

    • 著者名/発表者名
      Takaichi A, Kajima Y, Doi H, Hanawa T, Wakabayashi N.
    • 学会等名
      AVS Pacific Rim Symposium on Surfaces, Coatings and Interfaces (PacSurf 2018)
    • 国際学会
  • [学会発表] レーザー積層造形法で製作した Co-Cr-Mo 合金への熱処理が疲労強度に与える影響2018

    • 著者名/発表者名
      関絵里奈,高市敦士,加嶋祐佳,若林則幸.
    • 学会等名
      平成30年度日本補綴歯科学会東京支部総会・第22回学術大会
  • [学会発表] Surface Characteristics and Corrosion Behavior of CoCrMo Alloys Fabricated by Selective Laser Melting after Various Heat Treatments.2018

    • 著者名/発表者名
      Kajima Y, Takaichi A, Oishi T, Kittikundecha N, Tsutsumi Y, Nomura N, Hanawa T, Wakabayashi N, Kawasaki A.
    • 学会等名
      AVS Pacific Rim Symposium on Surfaces, Coatings and Interfaces (PacSurf 2018)
    • 国際学会
  • [学会発表] 選択的レーザー溶融法により作製したCo-Cr-Mo合金の耐食性と熱処理による影響.2018

    • 著者名/発表者名
      大石達也, 堤 祐介, 加嶋祐佳, 髙市敦士, 陳 鵬, 蘆田茉希, 土居 壽, 塙 隆夫
    • 学会等名
      第40回日本バイオマテリアル学会大会
  • [学会発表] Relationship between microstructures and fatigue strengths in selective laser melted CoCrMo alloy subjected to heat treatment2018

    • 著者名/発表者名
      Kittikundecha Nuttaphon,Kajima Yuka,Takaichi Atsushi,Nakamoto Takayuki, Doi Hisashi,Tsutsumi Yusuke, Nomura Naoyuki, Kawasaki Akira,Takahashi Hidekazu, Hanawa Takao, Wakabayashi Noriyuki.
    • 学会等名
      第72回日本歯科理工学会学学術講演会
  • [学会発表] レーザー積層造形法における異方性制御を目的とした熱処理条件の検討2018

    • 著者名/発表者名
      加嶋祐佳,髙市敦士, Nuttaphon Kittkundecha, 蘆田茉希,野村直之, 塙隆夫, 若林則幸, 川崎亮.
    • 学会等名
      日本金属学会 2018 年秋期 (第 163 回) 講演大会
  • [学会発表] レーザー積層造形法で製作したCoCrMo合金への熱処理条件の検討2018

    • 著者名/発表者名
      加嶋祐佳,高市敦士,Nuttaphon Kittkundecha,野村直之,塙隆夫,若林則幸,川崎亮
    • 学会等名
      日本バイオマテリアル学会東北ブロック講演会
  • [学会発表] レーザー積層造形法で製作した Co-Cr-Mo合金への熱処理の有効性の評価2018

    • 著者名/発表者名
      加嶋祐佳,高市敦士,高橋英和,若林則幸.
    • 学会等名
      日本補綴歯科学会 第127回学術大会
  • [学会発表] レーザー積層造形法で製作したCo-Cr-Mo合金への熱処理が組織および機械的性質に与える影響.2018

    • 著者名/発表者名
      加嶋祐佳,髙市敦士,キットクンダシャーナタポン,中本貴之,野村直之,塙 隆夫,高橋英和,若林則幸,川崎 亮.
    • 学会等名
      第71回日本歯科理工学会学術講演会

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公開日: 2019-12-27  

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