医療業界における Carbon DLS の応用

2023 年 8 月 22 日

08:00

この記事では、Xometry が Carbon DLS 3D プリンティング テクノロジーと、医療業界におけるその非常に有益な役割について探ります。

医療業界の技術需要により、医療工学と最新の製造能力の開発が継続的に促進されています。 人生を変えるデザインを消費者向けの製品に変えるために、ますます高度なテクノロジーが採用されています。 これらのテクノロジーの 1 つがカーボン デジタル ライト シンセシス (DLS) です。これは、ステレオリソグラフィー (SLA) またはデジタル ライト プロセッシング (DLP) の分野で競合する材料を大幅に上回るエンジニアリング エラストマーで作られた部品の製造を可能にする 3D プリンティング テクノロジーです。 この記事では、医療業界におけるカーボン 3D プリンティングへの切り替えのメリットについて説明します。

Carbon DLS は、Continuous Liquid Interface Production の略である CLIP プロセスを利用します。 CLIP は、以下に説明する 2 つのステップで構成されます。

印刷 - カーボン DLS 印刷は、樹脂のリザーバーと光投影システムを使用して固体部品を作成するという点で SLA 印刷に似ています。 ただし、両者の類似点はここで終わります。 Carbon DLS では、酸素分子を通過させながら液体ポリマーをバット内に保持する透過性スクリーンが使用されます。 酸素は、スクリーンと液体界面の間にデッドゾーンとして知られる微細な境界層を形成します。 この酸素の層は、樹脂がスクリーンレベルで直接硬化するのを防ぎ、樹脂がデッドゾーンに継続的に流れ込むことを可能にし、Carbon DLS 技術で印刷された部品が知られる等方性特性を生み出します。

カーボン DLS 粒子が製造中

硬化 - 成形プロセスが完了して機械から取り出されるとき、特定の先端材料で作られた部品は完全には硬化していません。 このような部品は、完全な機械的特性を得る前に、オーブンでさらに熱硬化する必要があります。 熱によりポリマー鎖の架橋が促進され、非常に弾力性のある丈夫な部品が得られます。

医療業界で Carbon DLS 3D プリンティングによってもたらされる利点を十分に理解するには、まず異方性と等方性の違いを明確にする必要があります。

異方性材料の顕微鏡写真

異方性 - 異方性部品/材料の機械的特性は、異なる平面で測定すると変化します。 3D プリントされた部品は通常、層ごとに構築されるため、本質的に異方性があります。 例としては、Z 軸に層を積み重ねることによって構築される FDM 印刷パーツがあります。 連続する層間の界面は亀裂が発生しやすい弱点であり、部品が Z 軸方向に荷重を受けると最終的に故障が発生します。 一方、x 軸と y 軸にはこれらの弱点はなく、これらの軸に負荷をかけても問題は発生しません。 したがって、部品の Z 軸は、X 軸および Y 軸に比べて機械的に弱くなります。 異方性は、医療産業向けに設計された部品には適した特性ではありません。これらの部品は、あらゆる方向に負荷がかかる可能性がある複雑な用途で一般的に使用されているからです。

等方性材料の顕微鏡写真

等方性 - 等方性の部品/材料は、異方性の対応するものとは異なり、すべての方向で測定した場合に同じ特性を持ちます。 どの方向に荷重を加えて特性を測定しても、その特性は同じです。 この材料/部品の動作は、複雑な多方向荷重を受ける製品では重要です。 等方性パーツを作成できる 3D プリント プロセスは多くありません。 Carbon DLS の背後にある独自のテクノロジーにより、等方性部品を製造できる数少ない 3D プリント プロセスの 1 つとなります。

Carbon DLS は、ゴムのような強度と弾性を備えたエラストマー素材を印刷できるユニークなプロセスです。 いくつかを以下に挙げます。

上記の材料は、広範囲の引張強度、靱性、耐疲労性、耐摩耗性、およびその他の多くの望ましい特性を提供します。 どのような用途であっても、そのうちの 1 つまたは複数が適しています。 これらの特性はいずれも、部品が通常高レベルの周期的負荷を受ける医療用途や、手術の準備や検査ガイドとして使用される場合に高い精度が要求される医療用途にとって望ましいものです。