FDM 3D プリンターユーザーにインソールの自由を実現させましょう!華悦インテリジェント製造技術特許を外部にライセンス供与

「当社は、弾性インソールを3Dプリントできる特許技術を持っています。この技術のライセンスを取得して、FDM 3Dプリンターの応用シナリオを拡大したいと考えています。Antarctic Bearさん、この技術の需要があるメーカーを探すのを手伝ってもらえませんか？多額の報酬を差し上げます！」広州のHuayue Intelligent ManufacturingがAntarctic Bearに依頼しました。

3Dプリントユーザーの遊び方を広げ、使用頻度を高められるように、あ、ちなみに最後に【豪華報酬】もあります。じゃあアレンジしよ！

以下の記事の著者: Yu 氏 (Huayue Intelligent Manufacturing Technology の責任者)

1988 年、スコット・クランプは熱溶解積層法 (FDM) 技術を開発し、1989 年に特許を申請して Stratasys を設立しました。ストラタシスは設立から3年後の1992年に、FDM技術をベースにした初の産業用3Dプリンター「3D Modeler」を発売し、FDM技術の商用化を牽引しました。 2009年にFDMの主要技術の特許保護期間が終了し、FDM技術に基づく3Dプリント設備企業が大量に出現し始めました。業界は急速な発展期を迎え、関連設備のコストと販売価格も大幅に低下しました。

FDM 3Dプリンター（特にデスクトップレベル）の技術原理は比較的シンプルで理解しやすく、操作も使いやすく、材料の選択肢も広いため、機器の価格も比較的手頃です。 FDM技術は最初に発明された3D印刷技術分野ではありませんが、上記の理由により、FDM技術とアプリケーションは急速に発展しました。 30年以上の開発を経て、最も多くの視聴者、最も一般的に使用され、機器の販売数が最も多い3D印刷技術分野になりました。

最近、「南極熊」は「消費者向け価格が1台あたり1,000～10,000元で、FDM、LCDなどの3Dプリンターが徐々に一般家庭に近づきつつあり、世界の年間出荷台数は500万台近くに達する」という記事を掲載した。（※詳細は「消費者向け3DプリンターメーカーのTuozhuが新たな資金調達を完了、売上高は20億元近くになる見込み」の記事を参照）。控えめに見積もっても、FDM デスクトップマシンが売上の半分を占めるとしても、年間販売台数は 250 万台になります。「Antarctic Bear」はさらに、「3Dプリンターは実物を作成するための優れたツールだ。今後5年間で、年間出荷台数は数千万台に達する可能性がある」と予測している。

FDM 3D プリントの 4 つの主な技術的難しさ<br /> 著者は、ワイヤベースのデスクトップ FDM (FFF) 3D 印刷技術には、高温材料、連続繊維強化、超高速、超柔軟材料という 4 つの主要な技術的強み (難点) があると考えています。

PEI、PPSU、PEEKなどの高温材料のFDM印刷は、FDM技術の発明者であるStratasysによって最初に征服されました。現在、中国の多くのFDMメーカーが高温材料FDM 3Dプリンターを発売しています。

デスクトップレベルの連続繊維強化 3D プリント。Markforged が 2015 年に世界初の商用デスクトップレベルの連続繊維強化複合 3D プリントプリンターを販売して以来、デスクトップレベルの連続繊維強化 3D プリント技術が世間の注目を集め始めています。

超高速FDM印刷。2023年、ある竹の技術が超高速FDM 3D印刷の波をもたらしました。一夜にして、さまざまなFDMメーカーが独自の超高速FDMプリンターを開発して発売し、超高速FDMプリンターは短期間で急速に普及しました。

しかし、3D 印刷業界では、フレキシブル材料/超フレキシブル材料向けの FDM 印刷技術に関する研究が比較的少なく、フレキシブル材料/超フレキシブル材料向けの FDM 3D 印刷の応用可能性はまだ効果的に調査されていません。

華悦智能製造科技がFDM 3Dプリント整形外科用インソールを研究していたとき、一般的に使用されているショア95A（硬度）のTPUフィラメントは、充填密度や充填形状を調整しても、インソールの理想的な弾性効果を達成できないことがわかりました。通常の充填密度（25％）では、インソールの硬度が高すぎて弾力性が不足していました。充填密度を下げると（または充填形状を調整すると）、硬度をわずかに下げることができますが、印刷されたラインは簡単に圧迫されて変形し、インソールの耐用年数に影響を与えます。そこで、超柔軟材料FDM 3Dプリント技術を開発するというアイデアが生まれ、数十回にわたる構造調整と数万回のデバッグを経て、ついに超柔軟材料FDM 3Dプリントの技術力を習得することに成功しました。この技術は整形外科用インソールにも応用されており、「筋肉のようなバイオニック弾力性」の効果をもたらし、足と足首の生体力学の生理学的特性によりよく適合します。

華悦智能製造技術はさらに、前述のFDM技術をPLAやPETGなどの硬質線材に使用すると、押し出し印刷プロセスも非常に安定しており、通常のFDM短距離給紙印刷装置よりも優れており、硬質材料との優れた互換性を示していることを発見しました。

筋肉のようなバイオニック弾性 3D プリント整形外科用インソール<br /> 整形外科用インソールにはどのような機械的特性が必要ですか?足のアーチをしっかりサポートするためには硬めの方が良いという意見もあれば、履き心地を良くするためには柔らかくした方が良いという意見もあり、業界内ではまだ統一見解に至っていません。

『整形靴の原理と応用』（編者：宋亜偉、王占星）という本には、次のような記述がある。「土踏まずの底の骨は比較的脆く、この部分には多数の血管と神経組織が集中している。土踏まずの支えが高すぎたり、硬すぎたりすると、土踏まずの発達を促進できないだけでなく、逆に血管や神経系が長期間圧迫されて前足部への血液供給が不十分になり、ひどい場合には局所壊死を引き起こす。構造力学の観点から見ると、土踏まずの支え（支え）の形状が高すぎると、足根中足骨関節に下から上への破壊力も生じ、この力が長期間蓄積されると、関節の病的な弛緩につながる。」

3Dプリント整形外科用インソールの研究開発中、華悦智能製造技術チームは、多くの足と足首の整形外科専門家、生体力学専門家、上級足と足首の整形外科医から指導と支援を受けました。足の骨とアーチの生体力学的特性に基づいて、数千回のテストと調整を経て、前述の「超柔軟材料FDM 3Dプリント技術」に基づいて、「筋肉のようなバイオニック弾性」3Dプリント整形外科用インソールを開発しました。力を受けると（足が着地すると）、インソールは垂直方向に適度に圧縮され、圧力が解放されると（足が地面から離れると）、同期して瞬時に反発し、アーチの弾力性を効果的にシミュレートします。ある靴ブランドの実際の測定によると、エネルギーフィードバック（エネルギーリターン率）は57％にも達し、対応するインソールの硬度と弾力性は、ユーザーの年齢、体重、足底の耐性に応じて調整できるため、サポートと快適さのバランスが取れています。

これまで、華悦智能製造科技は、数多くの足・足首整形外科専門家や上級足・足首整形外科医と協力して、「筋肉のようなバイオニック弾性」の3Dプリント整形外科用インソールを数千人のユーザーに提供してきました。この製品は良いフィードバックを受けており、より短期間で足の痛みを効果的に緩和し、着用時間を効果的に延長することができます。実際のテストにより、「筋肉のようなバイオニック弾性」の3Dプリントインソールは、従来の整形外科用インソールが高硬度のために運動中に足裏に不快感を引き起こすという問題点を効果的に解決できることが証明されています。特に、ティーンエイジャーや子供のスポーツシーンに適しており、スポーツと矯正機能の両方を考慮しています。

2022年全国医療3Dプリント技術・応用イノベーションコンテストにおいて、Huayue Intelligent Manufacturingのエントリー作品「子供に優しい筋肉のようなバイオニック弾性3Dプリント整形外科用インソール」は、コンテストの審査員と専門家から満場一致で賞賛され、第2位を獲得し、参加したすべての非医療機関の中でトップにランクされました。

フレキシブル/超フレキシブル材料を使用したFDM印刷のその他の用途

国内の有名靴ブランドであるPeakは、柔軟な素材FDM 3Dプリントを靴のアッパーに採用し、芸術と技術を完璧に融合させました。将来的には、靴のアッパー部分のパーソナライズされたカスタマイズの柔軟な製造がますます簡単になるだろう。

△写真は2023年formnext深セン展示会で撮影 △写真は2023年formnext深セン展示会で撮影筆者は、将来のフレキシブル/超フレキシブル材料の応用シーンは、消費財分野では荷物のパーソナライズカスタマイズと組み合わせることができ、医療リハビリテーション分野では腰パッドや頸椎枕のパーソナライズカスタマイズと組み合わせることができると大胆に予測しています。産業分野では、ロボットのフレキシブルグリッパー、クランプ、特殊形状のシールなどを印刷するために使用できます。しかし、フレキシブル/超フレキシブル材料の 3D プリントのさらなる応用シナリオはまだ発見されていません。

小児および青年における足と足首の脊柱側弯症および異常な生体力学

CCTVニュースによると、わが国の小中学生の脊柱側弯症患者数は500万人を超えています。脊柱側弯症は、子供や青少年の健康を危険にさらす3番目に多い病気です。（出典：CCTV.com、2022年1月13日）。

国家衛生健康委員会は2021年11月、「児童・青少年の異常脊椎湾曲の予防と制御に関する技術ガイドライン」を発行し、学年ごとや新入生の健康診断で異常脊椎湾曲のスクリーニングを行うことを盛り込んだ。

上海交通大学医学部付属第九人民病院の王金武教授のチームは、研究と治療事例を通じて、軽度の代償性側弯症（側弯症）の矯正における整形外科用インソールの有効性を検証した。「整形外科用インソールは、足の内側と外側の圧力分布を制御できるため、脊椎の姿勢への悪影響を軽減し、側弯症のリスクを軽減できます。軽度の代償性側弯症は、3Dプリントされた整形外科用インソールで矯正できます。」 (出典：WeChat記事「軽度の代償性側弯症は、3Dプリントされた整形外科用インソールで矯正できます」、著者：第九人民病院3Dプリントセンターの王金武チーム)

ソフト・ハード両対応のFDM技術特許を外部にライセンス供与予定 児童・青少年の足と背骨の健全な発達をより良く支援し、「数百万人が健康に歩けるように支援する」というビジョンをより速く、より良く実現し、フレキシブル/超フレキシブル材料の3Dプリント応用開発をより良く拡大するために、華悦智能製造技術は、独自に開発したFDM 3Dプリント押し出し装置技術特許の外部ライセンスを実施する予定です。この特許技術は、フレキシブル/超フレキシブル材料のFDMプリントに最も適した短距離押し出し技術である可能性があります。また、硬質材料との互換性も優れており、現在利用可能な最も堅牢なFDMプリント短距離押し出し技術である可能性があります。

上記の軟質・硬質材料互換FDM短距離押し出し特許技術は、「強力なパワーと強力な拘束力」という特徴を持っています。技術ソリューションは特許「デュアルドライブワイヤ供給機能を備えた3Dプリンターの押し出し装置」（CN2018214434245）を参照できます。

上記の技術特許のライセンスにご興味がある 3D プリント機器メーカーまたはアプリケーションサービスプロバイダーの方は、QR コードをスキャンして、Huayue Intelligent Manufacturing Technology の責任者である Yu 氏にご連絡ください。

FDM 3D プリンターユーザーにインソールの自由を実現させましょう!華悦インテリジェント製造技術特許を外部にライセンス供与

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