Lithoz社独自のセラミック光造形技術を利用したセラミック3Dプリンター

セラミック光造形（Lithography-based ceramic manufacturing, LCM）技術とは、バット光重合技術とDLP（Digital Light Processing）技術を組み合わせて、セラミック充填剤を選択的に光重合して三次元構造を積層造形する技術であり、Lithozの特許技術です。 光造形技術は、特別な道具を必要とすることなく、高品質・高性能なセラミックを作製でき、材料の無駄な消費量を抑えることができます。

動作環境

対象となる部品のCADモデルを作成してビルドジョブを準備した後、ビルドジョブのデータをプリンターにデジタル転送します。その後、Lithozの独自技術である光硬化性樹脂製バインダーとセラミック粉末を混合したスラリーを、透明なバット上に連続的に塗布します。可動式のビルディングプラットフォームがスラリーまで降下した後、バットの下からスラリーに可視光を選択的に露光させます。このとき、投光システムと連結したDMD（Digital Micromirror Device）を介して層の画像が作成されます。これを繰返すことで、三次元グリーン体が積層造形されます。

光造形技術による3Dプリンティングのプロセスチェーン

造形後のグリーン体は、セラミック粒子が有機フォトポリマー内に埋め込まれた状態になっています。圧縮空気と、硬化した構造を損傷することなくスラリーを除去できる適切な溶媒を使用して、グリーン体を洗浄することにより、造形物の表面と溝から余分なスラリーを除去します。最後に、グリーン体の中の樹脂を除去して焼結します。

特徴

光造形技術の特長

• 市場に出すまでの時間の短縮
• デザイン自由度の向上
• 製品の機能性の改善
• 大量のカスタマイズ化が可能
• 小ロット生産時の材料消費量の削減

CeraFabの特長

LithozのCeraFabは、スタンドアローンで動作させることも、ネットワークに接続してPC上でオペレーションを行うことも可能な、非常に使いやすく、省スペースで稼働できる3Dプリンターです。 従来の製造法と同様の材料特性を持つ高機能セラミックを、複雑な形状でもより簡単に低コストで作製することができます。

アプリケーション

光硬化性樹脂とセラミック粉末の混合技術と、それを精細に硬化させるLithozの3Dプリンティング技術によって、様々な造形製品に新たな機能や価値を付加することが可能になります。

工業用

セラミック光造形技術を用いることで、成型不可能な設計や他の方法では組み立て不可能な設計を作製できます。これにより、新たな設計の探索を通して製品機能を向上させ、価値駆動型の用途を開発することができます。

鋳造用原型

鋳造用原型の精細な造形にセラミック光造形技術が用いられています。細かい穴や溝のデザインを工夫することで、タービンブレードなどの製品に冷却機能を持たせるなど、鋳造用原型としてのセラミックの需要は年々高まっています。

セラミック光造形技術を用いれば造形の自由度が得られ、タービンブレードの冷却チャネルをより複雑にすることができるため、射出成形技術の技術的限界を突破し、製品の可能性や付加価値をさらに拡大することができます。

鋳造用原型用シリカ LithaCore 450 の特長

• 高い寸法精度（CADモデルとの最大偏差 < 0.1 mm）
• 非常に低い熱膨張率（～1500℃）
• 高い気孔率
• 高品質な表面性状（Ra < 3 µm）
• 優れた溶出性

小型部品

射出成型法では不可能であった非常に複雑で精密なセラミック部品を、mm単位以下の寸法範囲で、かつ高度な正確性と再現性で、作製することができます。

また、光造形技術では金型を必要としないため、金型内への流入に伴うせん断力の問題は起きません。したがって、高精度の寸法制御が保証されます。さらに、積層造形法を用いているため、機械加工に伴う割れや破損、先端部の欠損も生じません。

非常に小さな部品を要求する用途においても、壁厚や穴径がわずか100 µmであり、さらに非常に複雑で高い表面品質が求められる部品であっても作製できます。

再生医療

光造形技術を用いれば、患者の生体から実際に得られるCADデータから、欠損部位に適合するカスタムオーダーメイドインプラントなどの再生医療用部品を作製することができます。また、空洞や格子状の繊細な形状のデザインも作製できるため、細胞のスキャフォールドに応用することもできます。他にも、スクリューやミニプレートなどの外科処置用治具も作製可能です。

Lithozでは、生体不活性から生体吸収性までの複数のセラミック材料を、再生医療・歯科医療向けに開発して販売しています。これらのセラミック材料は、生体適合性試験（ISO 10993）を行い、細胞毒性・皮膚感作性・遺伝毒性がないことが証明されています。

※現在、治療などの臨床用途では使用できません。

歯科医療

現在オールセラミッククラウンなどの歯科補綴物の作製には、CAD/CAM技術が主に使われています。CAD/CAM技術は歯科医療に広く普及し、技術や材料の開発・改良が日進月歩で行われています。一方で、CAD/CAM技術はセラミックブロックから切削するため、補綴物の作製時にブロックの約90%は不要となり廃棄せざるを得ません。また、ブロックの大きさによって補綴物の大きさが限定されてしまいます。

セラミック光造形技術を用いれば、造形に必要な量だけ照射して硬化させることができ、また余った材料は次回再利用することができるため、材料の無駄な消費量を極端に抑えることができます。切削しないため、粉塵の発生もありません。さらに、ブロックの大きさに限定されず、造形可能領域の範囲内で補綴物の大きさを自由に設定することができます。

Lithozでは、オールセラミッククラウンや歯科用インプラントなどの歯科補綴物に適した高強度のジルコニアをセラミック光造形技術用に複数販売しています。なお、CeraFabで3Dプリンティング後のジルコニアとCAD/CAM後のジルコニアの曲げ強度を比較して有意な差はありませんでした。

材料

一般材料

再生医療用材料

歯科医療用材料

開発中・リリース予定

• 磁器
• コーディエライト
• 誘電性セラミック
• プレセラミックポリマー
• 生体吸収性光重合樹脂
• バイオグラス（Bioglass, 生体吸収性材料の商標）

他にもご要望に合わせたセラミック粉末を、光造形用の材料として開発して提供することが可能です。

複合材料用3Dプリンター CeraFab Multi 2M30

CeraFab Multi 2M30は、バットが2つあり、セラミックと他の材料を2種類組み合わせた、複合材料用3Dプリンティングが可能になりました。例えば、2種類のセラミック材料の組み合わせ（セラミック – セラミック）、ポリマーとの組み合わせ（セラミック – ポリマー）、金属との組み合わせ（セラミック – 金属）で造形できます。

複数材料を用いて、複数の構造を組み合わせたり濃度のグラデーションをつけることが可能です

a. 1層に2つの材料を置く
b. 高密度材料の上に多孔質材料を置く
c. 2相以上の材料をグラデーションで変化させる
d. 密度と材料をグラデーションで変化させる

仕様

*1. CeraFab System S25, S65, S230は、最大4台の装置を連結することができ、大量生産の用途に適しています。
*2. CeraFab Multi 2M30は、クリーニングステーションを含みます。
*3. 1台のプリンターに1台のコントロールユニットを含んだ場合の大きさです。

※この他に、医科・歯科専用制御ソフトが付属したCeraFab System S65 Medicalがあります。

金額は別途お問い合わせください。
仕様は予告なく変更されることがございますので、ご了承ください。

お問い合わせ

Lithozのセラミック3Dプリンターを用いた、完全国内生産の受託サービスを承っております。
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