レーザー積層造形法の歯科補綴装置への応用の評価と実用化

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現在、義歯メタルフレームを始めクラウン、ブリッジ等の金属を使用する歯科補綴装置の多くは歯科鋳造法によって作製されている。しかしながら、歯科鋳造法は技工操作が煩雑で品質は術者の技能に依存するといった品質管理における問題点が指摘されている。そこで、CAD/CAM技術の一つで任意形状を比較的短時間に安定的に加工できるレーザー積層造形法に注目した。本研究の目的は、レーザー積層造形法により作製したコバルトクロム合金の理工学的性質と生体安全性の検討を行い、レーザー積層造形法の包括的なエビデンスを構築し、歯科補綴装置製作プロセスとしての信頼性を確立することである。理工学的性質の検討として、レーザー積層造形方向に対して0°、45°、90°の異なる角度で引張試験片を作製し、引張り試験を行い、得られた応力ーひずみ曲線から0.2％耐力、引張り強さ、伸びを算出し、レーザー積層造形法により作製したコバルトクロム合金の材料特性値を求める。クラスプを模擬した疲労試験片を作製し疲労試験を行い、力学的異方性の疲労強度に与える影響を明らかにする。疲労試験片および歯科補綴装置の3次元形態を基にそれぞれの有限要素モデルを構築し、各要素に引張試験から求めた材料特性値を代入して、それぞれ実験と同じ荷重、咬合圧に相当する荷重を負荷した時に生じる応力と歪みの解析を行う。金属組織を光学顕微鏡、走査型電子顕微鏡、X線回折装置、結晶方位解析装置付走査型電子顕微鏡(SEM-EBSD)を用いて分析し疲労強度に関する金属組織の影響を明らかにする。H25年度は疲労試験片の形状の検討ならびにモデルの作製を行った。レーザー積層造形法の造形時に発生する熱量は複数のパラメーターにより制御されており造形物の表面性状も影響される。今回試作した造形体は表面性状が荒く、今後最適なパラメーターの検討を行い実験を進めていく予定である。