3D ProMetalは3DXpert積層造形ソフトウェアを使用して次世代の医療部品を最適化します

3D Systems の 3DXpert™ オールインワン統合付加製造ソフトウェアと ProX® DMP200 金属プリンターは、3D ProMetal が強力な製品をより効率的に生産するのに役立っています。 3D ProMetal は、医療用インプラントの製造に使用される外科用機器および部品の製造を専門としています。共同創設者の Boaz Harari 氏と Uri Shasha 氏は、従来の製造方法を使用して医療部品の設計と製造に 20 年以上の経験を持っています。

3D ProMetal は、従来の製造の限界と付加製造 (AM) によってもたらされる新たな機会を認識し、付加製造のメリットを享受できる医療用部品に特化した 3D 印刷サービスセンターを設立しました。

3D ProMetal は、主要な 3D プリンターベンダーを徹底的に調査した結果、3D Systems の金属印刷ソリューションを選択しました。
金属 3D プリントによる医療機器製造の進歩
3D ProMetal の付加製造技術の使用は、テクノロジーのメリットを最大化できるユースケースに重点を置いています。
Harari 氏によると、顧客が 3D ProMetal を選択する主な理由は 2 つあります。「まず、プロトタイプの製作時間は数週間ではなく数日です。さらに重要なのは、顧客が製作する必要のある複雑な形状は、従来の方法では単純に製作できないか、3D プリントを使用した方がコスト効率が高いことです。」

場合によっては、これらの複雑な構造の設計では、組み立て作業を省き、部品の耐久性を高めるために複数の部品を統合します。場合によっては、複雑なデザインによって製品の機能性が向上することもあります。

3D ProMetal は、主要な 3D プリンターベンダーを包括的にベンチマークした結果、3D Systems の金属印刷ソリューションを選択しました。「設計から後処理まで、積層造形のあらゆる側面における専門知識があるため、3D Systems を選択しました」と Shasha 氏は言います。特に、3D ProMetal は ProX® DMP 200 プリンターで製造された小型部品の品質に感銘を受けました。

選択された材料は、滅菌に耐えられる耐腐食性に優れたステンレス鋼である 3D Systems の LaserForm® 316L です。「プリンターの機能は私たちの期待を超えています。優れた品質の小さな M1.6 蛇口や、厚さわずか 0.3 mm の薄壁ステンレス鋼部品を印刷できます」と Shasha 氏は付け加えます。

3DXpert™は、3D ProMetalが3D CADモデルを印刷用に準備し、最適化するのに役立ちます。
プリンターの基本: 積層造形の準備と最適化<br /> 金属印刷を成功させるには、高品質の 3D プリンターと適切な材料だけでは不十分です。

3D ProMetal は、3D Systems のオールインワン統合ソフトウェア 3DXpert™ を使用して、印刷用の 3D CAD モデルを準備および最適化します。一般的なワークフローには次の手順が含まれます。

3D CAD モデルのインポート- 3DXpert は、B-rep (メッシュジオメトリではなくソリッドとサーフェス) の処理において独自の機能を備えており、データの整合性と正確なジオメトリを保証します。「メッシュベースのモデルよりも領域を定義する方がはるかに簡単なので、お客様には B-rep ファイル (SOLIDWORKS ドキュメント、STEP、IGES ファイルなどのネイティブ CAD ファイル) を提供するようお願いしています」と Shasha 氏は言います。

ビルドトレイ上のパーツの配置– 3D ProMetal は、3DXpert の自動分析および配置ツールを活用して、ビルドトレイ上のパーツの正しい向きを設定します。「どの部分が高品質でなければならないかは分かっており、そのため下向きに置いたり、表面にサポートを付けたりすることはできません。そのため、自動位置決め分析ツールを使用して、それに応じて部品を配置します」と、機械オペレーターのヤキ・ニシム氏は説明します。

パーツの変更– 3DXpert を使用すると、3D ProMetal はハイブリッド CAD ツールセット (B-rep とメッシュ) を使用して、3D プリント用に設計を最適化し、必要な仕様を満たしながら製造の準備をすることができます (サポートを必要とする内部機能を削除したり、サポートの使用を避けるために角度を変更したりするなど)。

サポートの設定– 3D ProMetal は、3DXpert の自動化ツールと手動コントロールを使用して、表面品質を維持しながら変形を防ぐための適切なサポートを設定します。

ファイルをスライスし、ビルドプラットフォームを構成し、レイアウトをレイアウトして、印刷ジョブを送信します。プリンターの使用率を最大化するために、3D ProMetal は 3DXpert の自動レイアウト機能を使用して、ビルドプラットフォーム上に可能な限り多くの同一または異なるパーツを配置します。

3D ProMetal の幹部は、3DXpert がさまざまな方法で同社の成功に貢献していると述べています。 3DXpert ソフトウェアは、企業が最短のリードタイムで最高品質の部品を提供するのに役立つだけでなく、3DXpert 印刷見積もりツールを使用して見積もられたすべての印刷時間と使用される材料を評価することで、顧客が正確な時間とコストの見積もりを受け取ることも保証します。「私たちは、印刷時間を分単位で見積もれるようにツールを微調整しました」とシャシャ氏は言います。「この機能により、私たちの見積もりは競争力があり、利益も守られます。」

3DXpert は、3D ProMetal が最短のリードタイムで最高品質の部品を納品できるよう支援します。
積層造形による付加価値の代表例<br /> 自己拡張型ステントは、経カテーテル大動脈弁留置術（TAVI）手術で使用されます。これらのステントは通常、ニッケルチタン合金から作られており、その材料のユニークな超弾性と形状記憶特性を活用しています。超弾性とは、特定の温度範囲内で大きな回復可能な歪みに対応する能力を指します。形状記憶とは、特定の温度で変形し、遷移温度を超えると元の形状に戻る能力です。これらの特性により、ステントを管状の送達システムに装填し、体内に留置した後、機能的な形状に拡張することが可能になります。

ニチノールを希望の構造に成形するために、特別に設計されたマンドレル要素が使用され、3D プリントが活用されます。マンドレルは複数の部品で構成されており、従来の技術では製造が困難な複雑な形状をしています。さらに、ニチノールを加熱する際にはマンドレルが使用されるため、完全に均一な対流が必要です。これを実現するには、壁を極めて薄くする必要がありましたが、複雑な形状と相まって、従来の技術で製造するのは極めて困難でした。

3D Systems の ProX DMP 200 プリンターと 3DXpert ソフトウェアを使用することで、3D ProMetal は表面の厚さがわずか 0.4 mm の非常に複雑なステンレス鋼マンドレルを製造することができました。さらに、ナットを溶接する代わりにマンドレルに直接ねじタップを印刷することも可能で、追加の組み立て作業が不要になります。

3D ProMetalは、金属3Dプリントが将来的に最大の利点と成長市場をもたらすケースに焦点を当てています。
3D ProMetal の創設者たちは、将来的に医療機器の製造方法を加速させる付加製造に大きなチャンスがあると考えています。

「製品設計者は、部品の向き、配置、サポートなどの決定が印刷品質とコストにどのように影響するかを示す設計ソフトウェアを使用することでメリットを得られます」とハラリ氏とシャシャ氏は言います。「積層造形を統合することで、優れた品質の部品を生産し、これまで以上に効率的に作業を完了することができます。そして、積層造形の利点を活用する方法を学ぶ顧客が増えるにつれて、積層造形の利点はますます大きくなります。」

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