3Dプリントにおける生体材料の応用

3D プリンティングは、産業用途から民生用途へと移行しつつあります。消耗品については、より環境に優しく、より健康的なものが求められており、バイオマテリアルはまさにこのニーズを満たすことができます。 3D プリントでは生体材料が使用されており、3D プリントのプロセスによって生体材料の選択肢が異なります。熱溶解積層法 (FDM)、ステレオリソグラフィー (SLA)、選択的レーザー焼結法 (SLS)、レイヤーバイレイヤーモデリング (LOM) などの 3D 印刷プロセスに適したバイオマテリアルを選択する方法を見てみましょう。
生体材料には多くの種類があり、分類方法も数多くあります。生体材料には、金属材料（アルカリ金属やその合金など）、無機材料（生体活性セラミックス、ハイドロキシアパタイトなど）、有機材料の 3 つのカテゴリがあります。有機材料は主に高分子集合体であり、高分子材料は、その材料特性に応じて、合成高分子材料（ポリウレタン、ポリエステル、ポリ乳酸、ポリグリコール酸、乳酸グリコール酸共重合体などの医療用合成プラスチックやゴムなど）と天然高分子材料（コラーゲン、シルクプロテイン、セルロース、キトサンなど）に分けられます。

さまざまな生体材料にはそれぞれ独自の利点があります<br /> ポリ乳酸 (PLA) は、FDM で使用される最も一般的で、最も大量に消費される消耗品です。優れた機械的特性、加工性、透明性、寸法安定性、分解性、生体適合性を備えています。しかし、純粋なPLAは靭性が低く脆性が高いため、成形品は壊れやすく、耐熱性もありません。現在、多くの研究者が PLA の改質に関する研究を行っており、PLA ベースの 3D プリント消耗品はますます普及しつつあります。

ポリビニルアルコール (PVA) は生分解性の合成ポリマーであり、その最大の特徴は水溶性であることです。通常、3Dプリントプロセスのサポート材料として使用され、プリントプロセスが完了した後、サポート部分は水に完全に溶解できます。後処理の手間を省きながら印刷中断の問題を効果的に解決し、PLA フィラメントと完璧にマッチします。
易盛の研究開発スタッフは、オリゴマー乳酸ポリオール、イソシアネートなどの原料を主原料とし、平行二軸押出機で異なるハードセグメント含有量と分子量を持つ生分解性TPUを合成しており、近年では3Dプリント消耗品としても人気が高まっています。

生分解性TPUは、高伸度、高強度、低反発、高透明、良好な生分解性などの特性を持っています。バイオベースポリ乳酸ポリオール含有量が高いほど、分解速度が速くなり、バイオベースポリ乳酸ポリオールの分子量が大きいほど（1000〜4000）、分解速度が速くなります。この製品はPLAの強化剤として使用され、優れた強化効果を発揮します。同時に、別途3Dプリント消耗品にすることも可能です。

バイオベースの TPU-3D 印刷消耗品のサンプルを印刷します。
SLS では、一般的に金属材料と無機材料が使用されます。粉末材料はレーザー照射下で焼結され、コンピュータ制御下で界面輪郭情報に従って選択的に焼結され、層ごとに積み重ねられます。現在、成熟したプロセス材料はワックス粉末とプラスチック粉末であり、金属粉末またはセラミック粉末を使用した焼結プロセスはまだ研究中です。

ポリカプロラクトン (PCL) はガラス転移温度 Tg が非常に低く (約 -60°C)、室温ではゴムのような状態になります。融点は59～64℃で、低温熱可塑性です。 3D プリントでは、融点が低いため、非常に高い印刷温度を必要としないため、省エネの目的を達成できます。

同時に、ポリカプロラクトンは融点が低いため、操作中に人が火傷するのを効果的に防ぐことができ、3Dプリントペンでの使用が増えています。さらに、形状記憶特性により、印刷されたオブジェクトに「記憶」を持たせ、特定の条件下では元の設定形状に戻すことができます。医療分野では、心臓ステントなどの印刷に使用できます。

さらに、バイオベースの感光性樹脂も光硬化ラピッドプロトタイピングでよく使用されます。主にオリゴマー、モノマー、光開始剤、添加剤を混合して作られる樹脂の一種です。短時間で急速に物理的・化学的変化を起こし、架橋・硬化を実現します。成形精度が極めて高く、品質が良いこと、成形物の表面が滑らかで成形速度が速いことが利点です。

3D プリントが伝統工芸を補完<br /> 伝統的な製造分野では、技術が成熟し、新しい時代のパーソナライズされたカスタマイズの需要がますます明確になっています。伝統的な技術では、新しい時代の発展のニーズを満たすのは非常に困難でした。 3Dプリントは、新しい製造コンセプトとして、伝統的な産業との良好な補完関係を形成しています。医療分野などの一部の特殊分野では、3Dプリントはカスタマイズの利点をよりよく発揮できます。開発者にとって、3D プリントは斬新なアイデアを現実のものにすることができます。

編集者：Antarctic Bear 著者：Dong Chengliang、Yang Yihu（深圳市光華維業有限公司）

3Dプリントにおける生体材料の応用

大型鋳造砂型（砂型）効率的な3Dプリント - 遼寧省森源付加製造

年間生産能力700トンに到達！ Panxingが金属3Dプリント粉末材料市場に参入

AIM3Dはペレット押し出し3Dプリント技術に関する4つの新しい特許を米国と欧州で取得しました。

シカンテクノロジーと清華大学精密機器学部の3D計測コースセミナーが成功裏に開催されました

3D プリントされたメッシュ形状は、マウスと羊のモデルにおける免疫反応とインターフェース生物学を調節します - 骨盤底手術への影響

Antarctic Bearが2018 CESにご案内：新しい3Dプリンターをざっとご紹介

デジタル歯科は爆発的な成長期を迎えています。Xunshi Technology はどのようにして業界のリーダーになるのでしょうか?

3Dスキャンと3Dプリント技術が中国の伝統的な神話IPの世界を創造

MakerBot Classroom が新しい 3D プリント後処理ガイドをリリース

帰国したデザイナーは、どうすれば国内で3Dプリントを繁栄させることができるのでしょうか?

推薦する

3Dプリント技術が困難な高位頸椎骨折の内固定術の成功に貢献

BMFプレシジョンの2021年第1四半期の欧米市場での売上高は昨年の合計を上回った。

細菌を 3D プリントして機能的な複合材料を作成するにはどうすればよいでしょうか?

東京理科大学 | グラフェン表面上の水の挙動が3Dプリントに役立つ

西安3Dプリントカンファレンスのお知らせ：第5回IAMEオンライン展示会が2022年7月に開催されます！

3Dプリントバッテリーの夢は打ち砕かれたのか？ドイツのテクノロジー企業ブラックストーンが解散を発表

[年次概要] 2015 年にデザイナーは 3D プリントをどのように活用したのでしょうか?

eSUNのB2Bマーケティングモデルが国際的なマーケティング調査事例に

【製品研究開発検証】SLA技術により完成品に匹敵するLEDライトを印刷

華南理工大学の王振民教授：水中ロボット溶接と積層造形の応用には大きな余地がある

フィンランドが世界最大のオルガンパイプを3Dプリント、音楽界に現代の奇跡を起こす

3Dプリント技術とその今後の展開について

PEPプロセス+トポロジー最適化により、イノベーションのための幅広い設計空間が拡大

ペイジは年間6万組以上の3Dプリントメガネを販売しており、その化学気相研磨プロセスはローカライズされている。

西中国口腔科学の Weihua Guo 氏: 押し出し 3D 印刷を使用して HERS-DPC/GelMA スキャフォールドを構築し、歯槽骨の再生を促進します。