金属3Dプリンター医療機器の開発盛んに

昨日は「積層造形医療機器ガイドライン 活用セミナー」に参加してきました。

基本的には積層造形にて医療機器を開発するに当たり、そんな項目の試験が必要なのか?どんな考え方なのか?などの話が中心になるのですが、昨日は臨床研究の立場から金属積層造形をどう見ているか などのお話もありました。

ご存知の通り、弊社では金属3Dプリンターを使った人工股関節の開発に取り組んでおりまして、積層造形医療機器開発ガイドラインWG委員会にも属しております。

今、一番近い位置で金属造形の医療機器開発を行っているつもりです。

しかしそれは、私たちが勝手に解釈しているものであって、医療現場の先生のお話もたくさん聞けているわけではありません。

そういった意味では昨日のセミナーは非常に有意義であり、今後の活路を見出せたような気がいたします。

今取り組んでいる人工股関節のそうですが、それらの部品はアメリカからの輸入が90%を占めております。

当然なのかもしれませんが、その規格はアメリカ人に合わせたものになっています。それを日本人に当てはめるのは非常に困難で、また問題も多くあるようです。

ひざ関節も同じような状況で、約30%の患者様が規格には当てはまらず違和感を感じながら日々を暮らしている現状を聞くと、やはり金属3Dプリンターを活用した方が良いと実感します。

昔と違い、X線CT画像から3Dプリンター用の「STL」という拡張子に落とすことはそんなに難しいことではありません。

3Dモデルが出来てしまえば、自ずとその人にあった形の関節を設計することも可能なんです。

いわゆる「カスタムメイド関節」というものです。

ご存知の通り、金属3Dプリンターは量産には向いておりません。

人工関節の世界でも既製品でまかなえる人が70%もいます。

そこで当てはまらない方々へのカスタム化は量も含めて金属3Dプリンターに向いております。

たくさん作らない・・すぐに欲しい・・カスタム化で欲しい となればまさに金属3Dプリンターの領域なのです。

しかし、簡単に移行できるものではありません。

まずは強度の問題を確実にクリアして、さらにはその安定性についてもエビデンスが求められるのです。

私たちはまさに今そこを実施しており、その検証効果も確実にあげております。

患者様のためにも、そして医療機器開発のためにも地道な作業を繰り返し、金属3Dプリンターの力を発揮する日が一刻も早く訪れるようにしていきます。

金属3Dプリンターの技術はひと段落??

2013年に金属3Dプリンターを購入して、今は2018年。

技術の進化を期待していましたが、メーカーの開発はソフトウェアだったり、大型機だったりと私どもが望んでいる技術革新は進んでいないように感じます。

私たちが望む技術革新とは、速度が格段に早くなったり、精度が向上することを指しますが、なかなか思ったような新製品は出ていません。

金属3Dプリンター周辺のソフトウェアや周辺機器の方がむしろ開発が進んでいるようです。

新たな方式の金属3Dプリンターも出始めましたが、まだ情報量も乏しく使えそうなのか使えそうに無いのかも微妙な領域です。

金属3Dプリンターの技術の成長はひと段落してしまったのでしょうか???

弊社では金属3Dプリンターを購入しお客様の試作開発のお手伝いや、金型の供給をしておりますが、それ以外に新たな金属での3Dプリントにチャレンジしております。

もちろんお客様の要望があった材質に限りですが、すでに新たな6材質で金属3Dプリントしており知見を高めております。

3Dプリンターの開発がひと段落しているのなら、私たちができることを積極的に取り組んで行こうというのが方針でして、今できること・・そしてお客様からのニーズが多いものを取り組んでいます。

残念ながら、今は材質を明らかにすることはできませんがテスト結果は上々です。

もう少し時間はかかりますが、新素材での3Dプリントも期待しててください!

さて・・

金属3Dプリンターご購入検討のお客様が増え始めた昨今・・

非常に高価で、ランニングコストもすごい金属3Dプリンターをご購入されるわけです。

フル稼働しなければ採算どころか、足を引っ張る道具となってしまうことがあります。

自社の製品がそれに当てはまるのか・・造形した方が安くできるのか?? フル稼働できるだけの量は確保できるのか?など是非検討してください。

検討の際に、参考にしたいことがあれば是非工場見学にいらしてください。

コンサルティングなんて偉そうなことはできませんが、この5年で積み上げてきた色々な経験をお話しさせていただきます。

海外ではさらに加速 金属3Dプリンター造形

欧州や米国を中心に、研究開発から自動車関連や航空・宇宙関連分野などでの部品製造用途まで採用が進みつつあります。

市場規模も2016年比で2022年には3倍になるとも予測されているそうです。

日本での金属3Dプリンターは設備台数の伸びはあるものの、マーケットの伸びは、とてつもなくゆっくりで慎重です。

世界の考え方と日本の考え方には大きな隔たりがあるのだと感じます。

しかし、3Dプリンタを活用して直接製造するノウハウは簡単なものではありません。

世界と日本の技術の差が1年、そしてまた1年と開いて行きます。

海外の事例ではGEではガスタービンで積層造形技術を活用した新たな部品を開発し続けていて、発電効率62.22%を上回ったそうです。

こういったひとつひとつの積み重ねの経験や知見が、技術の格差として現れています。

 

金属3Dプリンタは試作だけにとどまらず、製造にも使えるということをもっと皆様には知っていただけたらと思います。

生産現場で抱えているさまざまな課題(治具・型・最終部品)の解決にも、金属3Dプリンタが活用できるはずなのです。

 

金属3Dプリンター用粉末開発相次ぐ

日本での金属3Dプリンター用の粉末開発が盛んに行われています。

昨日も色々説明を受けましたが、資料をみると金属3Dプリンター造形の市場は2025年には2000億にも成長するそうです。

あくまでも3D造形マーケティングの結果より算出との事ですが航空宇宙・金型等の高付加価値品を中心に成長するとの事です。

金属粉末のテストについては以前から弊社でも実施させていただいておりますが、単純に粉末を変えることができないのが現状です。

様々なメーカーの金属粉末を造形してみましたが、同じレーザー照射条件で同じ物を作っても歪みの大きさが違ったり、面粗さが違ったり、強度まで違うことがあります。

歪みが大きくなれば削りしろを大きく残す必要がありますが、そうすると体積が増え造形品の価格は上がってしまい、削る加工賃まで上がります。トータルコストでみると粉末の価格が安くなっても品質が悪くなればかえってコスト高になりますし、納期にも影響します。

削りしろは小さく・・歪みは小さく。。価格も安く・・という3点セットが必要になります。

そして私たちが今後考えなければならないのが、金属粉末のリサイクルについてです。

通常金属粉末はリサイクルしていますが、品質向上やトレーサビリティーを考えればある程度使った金属は溶かしてまた際粉末にしていただきたいと思っています。

高額の粉末を購入して捨てることはできません・・・

酸化もするし、ヒュームや異形の粉末も増えてこれば流動性にも強度にも関わる問題です。

3Dプリンター用の金属粉末を提供していただくと同時にリサイクルの仕組みを考えていただけると嬉しいですよね!!

 

 

電気自動車開発加速で金属造形が出来る事は?

いよいよ電気自動車の量産化の動きが加速してきました。今までの考えのビジネスモデルでは通用しない時代が近づいてきたように感じます。

金属造形でも同じ事が言えるのかもしれません。自動車の試作品を多く手がけてきましたが、これらの試作品の様相は変わる可能性が高いという事になりそうです。

次に目を向けなければならないのは電気部品?になるのでしょうか。

そうなると恐らく銅などの金属造形が出来なければいけません。電気を使う以上は熱伝導製の高い部品を作る可能性があります。

追従しなければなりません。

エンジンからモーターに変われば様々な事が変わるはずです。何に着目し、何を作るのか・・アンテナの高さは上げて行かなければなりませんね。

さて・・

最新の3Dプリンター情報ではセラミックやカーボンファイバーを造形できる物が出てきています。

新たな技術が次々に導入されてくる業界なので、金属だけにとらわれずにあらゆる分野で使って頂けるように考えて行きましょう!!

金属3Dプリンターでの新粉末開発の需要増

ここ最近の受注の中には、この金属粉末を使って造形をお願いしたい!という依頼が増えております。

これらの材料は今まで金属3Dプリンターで造形した事の無い金属粉末ばかりです。このような依頼は弊社では喜んで受けさせて頂いております。

テスト内容、テスト材料はここで明かす事はできませんが、お客様が望む金属を造形していきたいのは弊社としては幸せと感じる物です。

しかし、残念ながらすぐに出来るものではなく何回もトライしながらお客様と作り上げて行く物となりますので費用も時間もかかりますがお客様にとって必要なことでもあると認識しておりますので、弊社が持つスキルとアイディア。そしてお客様のスキルやアイディアを融合させながら新たな金属造形が出来るといいなと思っています。

幸いにも弊社の近所には「名古屋工業研究所」もあり、強度試験やX線なども持ち合わせています。

金属3Dプリンターもいよいよ日本用にアレンジして使う事が求められてきている時代に入ったのだと思います。

私たちの考え方としては、金属粉末持ち込み→テスト内容打ち合わせ→テスト造形(レーザー出力調整)→密度確認を第一段階。 第二段階としてはテスト造形(スピード調整)→密度確認 第三段階として機械的強度試験 という流れで進めて行くようになっております。 逆に提案等がありましたら内容打ち合わせで変更等をさせて頂きます。

金属3Dプリンターは使いたいけど、使い方はわからないというお客様でも大丈夫です。弊社スタッフがセッティング致します!

是非、新素材の開発等にも金属3Dプリンターをお使い下さい。

新材質の開発依頼続々と・・・

金属3Dプリンター4号機(開発機)が導入され続々と新材質の依頼が続々と依頼を受けております。が・・・正直本当にどうなるのかがわからないと言うのが本音です。

自信があって開発するのではなく、まずは「やってみなくちゃわからない」というチャレンジ精神が先です。

現在3社の依頼がきており、1社様は既に進めさせて頂いており、他の2社様に関しては弊社のコンセプト等をご理解して頂く事を初めにさせて頂き、その上での開発になります。

開発の進め方

金属3Dプリンターで新材質の開発には膨大な時間を要すると思われます。まず第一の工程としてはデフォルトのパラメーターで造形してみる。その結果を見る事からスタート致します。結果、巣が出たり、割れたり、反ったり色々な現象の結果を踏まえての第二工程となります。第二工程ではどちらかにレーザーパワーを振る。当然ですが上、下の両方の結果を見ます。その上でどちらが適正なのかを見極めます。デフォルトが良い場合もあるでしょうし、上下どちらかかもしれません。その判断材料とさせて頂くのが、電子顕微鏡での巣の検査。ひっぱり強度試験、硬度検査、歪み測定になります。それらの結果からまずは大枠のレーザーパワーの方向性を決め、第三工程として微調整を試みます。これらも繰り返し測定し、一番良い所を決め次に速度や積層厚みの微調整に入ります。

文字で書けば簡単な事ですが、かなり難易度が高い事が想像できます。ひょっとしたらうまくいかないことも考えられます。地道に粘り強く開発を進めますが本当にやってみなくてはわからないのが本当のところです。

開発依頼

金属3Dプリンターでの新材質開発依頼に関して注意が1つあります。それは金属粉末材料をご用意して頂ける事です。弊社では材料を作ることは出来ません。「ガスアトマイズ法」等で作られる「球系」で50μm以下の粉末をご用意して頂く必要があります。ただしお受けできない事もあります。爆発の危険性が現状より高い材料に関してはお断りさせて頂きます。それらをご理解して頂き、また折り合いがつくようでしたら開発をさせて頂きたく思いますのでご依頼下さい。もちろん機密保持契約をさせて頂きます。

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日本初の「カスタムメイド人工股関節」の開発開始

株式会社J・3Dでは以前から名古屋市立大学病院と「カスタムメイド人工股関節」の開発におけるコンソーシアムを組んできました。内容が固まってきた事と、実現できる可能性が高まった事から日本初の「カスタムメイド人工股関節」を共同開発する事になりました。

人工股関節の置換術は急速な患者の増加に伴い、患者個々の骨格・症状に合わせたカスタムメイド人工股関節の開発が求められてきました。株式会社J・3Dでは金属3Dプリンター技術とX線CT技術を融合させ、患者個々のカスタムメイド人工股関節の試作に成功した。

人工股関節人工股関節は超高齢化の影響から身体機能を補う為に必要不可欠なものとなりつつある。しかし、医療現場では既存工法で作られた人工股関節を患者の症例ごとに工夫しながら装着する為、術時間が長くなったり場合によって再置換が必要な場合もある。それらの技術的課題を解決したカスタムメイド人工股関節は、追加の補強部材の必要性がなく、その材料との位置関係や相互の干渉を考慮することなく強固な固定が得られる。

人工股関節の置換術は、全国で10万例以上実施されており、その内愛知県は全国の6%の市場で6000例の置換術がされている。これらの人工股関節の90%は輸入に依存しており、国内の産業としての確立も高い事、また、経済産業省より積層造形医療機器開発ガイドラインが2015年に発信された事が追い風となり自信が出来た。

金属3Dプリンタ(積層造形機)では単工程で一体化の人工股関節を造形することができ、これによる製造過程の大幅な時間短縮が可能となり、患者さんの病態に応じたカスタムメイド人工股関節が迅速に提供できるようになる。

今後は名古屋市立大学病院と最適な人工股関節を症例ごとに開発、試作造形を繰り返し、課題である強度試験などを実施し、確かなカスタムメイド人工股関節が提供できる体制を構築する。これらの開発が成功すれば人工骨など整形外科領域の幅広い分野で応用でき、患者の個別化医療に応える第一歩になる。

3Dプリンター用金属粉の開発に追い風

先日今後の金属3Dプリンターの材料開発について書かせて頂きましたが、うまく追い風が吹きそうです。

金属素材メーカー様、企業様、そして国が支援して頂けるかもしれません。

以前から日本独自の金属3Dプリンター粉末を開発したいと考えておりましたが、お金もかかる話なので中々進展しませんでした。しかし、ここにきて材料メーカー様からの提案があったり企業様からお話があったりと追い風が吹き続けております。

そこにきて国からも支援していただけるかもしれないという事で、このプロジェクトがなんとか進行できそうな気配になってきました。

先日の展示会でも様々な企業様から同じようなお話を頂きました。非常に力強く感じております。

また、レーザーに詳しい教授さまとも以前から近しくさせて頂いておりまして、協力頂けるお話も頂いております。

弊社から日本のニーズにあった金属粉の3Dプリントが出来るようしっかり準備をしていきたいと思います。

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ついに始まった金属3Dプリンター材料開発

今までお断りさせて頂いておりました金属3Dプリンターでの材料開発が始まりました。と・・いいましても。

現在ご契約頂いた企業様のみとやらせて頂いております。具体的な材料名などは現状では非公開ですが日本でよく使用される材料です。

もうすでに造形も開始しまして、非常に良い物が出来上がっております。

しかし、今は形状が出来ただけです。来週には機械的性質を測定し今後の開発の参考資料となっていきます。

以前からお話を頂いていた企業様にも今後少しずつですが、材料開発のお手伝いをさせて頂く旨をお伝え致します。

大きなプロジェクトとして他の企業様と共に材料開発ができる喜びは、金属造形冥利につきます。参加して頂ける企業様を増やしていきたいと、今日の打ち合わせで実感致しました。

1年後になるか、半年後になるのかはわかりませんが、新材質でのリリースをさせて頂きたいと思います。もちろん日本初の材料です。

金属粉末から造形パラメータ、そしてアウトプットまで一貫プロジェクトとして各企業様と連携して進んで行きます。

楽しみにしててください!!!

金属3Dプリンター