医療用チタン部品
Wstitanium はチタン製自転車部品の製造を専門とする会社です。
- ISO 9001：2016認定
- ISO 13485：2015認定
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CNC加工医療用チタン部品
3Dプリント医療用チタン部品
医療用チタン部品メーカー
チタンは、高強度、低密度、良好な生体適合性、耐腐食性などの優れた特性により、医療部品の製造に不可欠な役割を果たしています。人工関節から歯科インプラント、手術器具から心血管ステントまで、チタン医療部品はさまざまな医療サブセグメントで広く使用されています。チタン医療部品メーカーとして、Wstitaniumは、高品質で高性能なチタン医療部品を世界の医療市場に提供することに尽力しています。
人気の医療用チタン素材
チタンのグレードはそれぞれ、化学組成と微細構造の違いにより、それぞれ独自の性能特性を持っています。Wstitaniumは、性能グレードの違いが医療用部品に及ぼす重要な影響を深く理解しており、優れた性能最適化とカスタマイズ能力を備えています。強度、硬度、靭性、弾性率など、チタンの様々な性能指標を精密に管理することで、お客様に最適なチタン医療用部品材料ソリューションを提供します。以下は、医療用途で一般的に使用されるチタングレードです。
チタン - 6Al - 4V
Ti-6Al-4V（TC4）は、6%のアルミニウム（Al）と4%のバナジウム（V）を含む、最も人気のあるα+βチタン合金の一つです。アルミニウムの添加により合金の強度と熱安定性が向上し、バナジウムは加工性と靭性を向上させます。股関節、膝関節、肩関節などの人工関節の製造に広く使用されています。また、整形外科用骨プレートやスクリューなどの手術器具や、心臓血管用ステントなどの医療機器の製造にも使用されています。
チタン - 6Al - 7Nb
Ti – 6Al – 7Nbは、アルミニウム6%とニオブ7%を含むバナジウムフリーのα+βチタン合金です。人体に有害となる可能性のあるバナジウムを含まないことが大きな特徴です。歯科インプラントや脊椎インプラントなど、バイオセーフティの要件が高いインプラントの製造によく使用されます。
チタン - 13Nb - 13Zr
Ti-13Nb-13Zrは、13%のニオブ（Nb）と13%のジルコニウム（Zr）を含む典型的なβ型チタン合金です。ニオブとジルコニウムはどちらも生体適合性に優れた元素です。Ti-13Nb-13Zrは、人骨に近い弾性率を有しています。この特性により、インプラントと周囲の骨組織間の応力遮蔽効果を効果的に低減し、骨吸収やインプラントの緩みのリスクを軽減します。高い機械的特性と生体適合性が求められる歯科インプラントや整形外科インプラントの製造によく使用されます。
TA1/TA2
TA1/TA2は純チタンの一種で、チタン含有量は99.5%以上です。骨ネジの製造に広く使用されており、一般的な骨修復に必要な機械的特性を満たしています。小児や青少年の骨は成長発達段階にあるため、靭性に対する要求が高く、純度の高いTA1とTA2が優先されます。頭蓋骨修復用骨ネジなど、一部の特殊部位の骨ネジでは、材料の可塑性と生体適合性が極めて高いため、TA1とTA2がより良い選択肢となる場合があります。
チタン医療部品の製造
Wstitaniumは、鋳造、鍛造、CNC加工、積層造形、粉末冶金、金属射出成形など、包括的で先進的なチタン医療部品製造システムを有しています。鋳造では、高度なインベストメント鋳造技術と真空アーク炉鋳造技術を採用しています。鍛造では、大型鍛造設備と豊富な鍛造経験を有しています。自由鍛造や型鍛造などにより、高強度・高性能のチタン合金鍛造品を製造し、医療部品の厳しい機械的特性要件を満たします。
CNC加工
Wstitaniumの5軸CNC加工センター、CNCフライス加工・旋削複合加工センターなどは、人工関節などの複雑な部品など、複雑な形状、多面性、多角度を有するチタン医療部品の製造に適しています。超硬工具、セラミック工具、TiAlNコーティング工具を使用し、切削速度は50～150m/minと低速です。送り速度は0.1～0.3mm/r、切削深さは0.5～2mmです。これにより、チタン医療部品の寸法精度は±0.01～±0.005mm、表面粗さRaは0.1～1.6μmに達します。
3D印刷
3Dプリンティングは積層造形とも呼ばれ、材料を層ごとに追加することで3次元の固体部品を製造するラピッドプロトタイピング技術です。XNUMXDプリンティング技術はチタン医療部品の設計に大きな自由度をもたらし、多孔質構造やバイオニック構造など、従来の加工方法では製造が困難な複雑な構造を実現できます。
Wstitaniumでは、チタン医療部品の製造に主にレーザー選択溶融法（SLM）と電子ビーム溶融法（EBM）を採用しています。粒子径3～15μmの球状チタン粉末を選定し、純度が高く不純物含有量が少ないため、印刷部品の品質と性能を確保できます。SLM装置は、出力53～200W、スポット径数十ミクロンの高出力ファイバーレーザーを搭載しています。造形部品のサイズは500～200mmです。EBM装置は、高エネルギー電子ビームを発生できる高電圧電子銃を搭載しており、加速電圧は通常400～60kVです。真空度は150⁻³～10⁻⁵Paに達し、製造環境の清浄性を効果的に確保します。
粉末冶金
粉末冶金は、チタン粉末を原料として、成形、焼結などの工程を経て医療部品を製造する方法です。Wstitaniumでは、まずチタン粉末を適量の添加剤（バインダー、潤滑剤など）と均一に混合し、その後、混合粉末を金型で所定の形状・サイズの成形体に成形します。この成形体を所定の温度・圧力条件下で焼結することで、粉末粒子間の原子拡散と結合を促進し、緻密なチタン部品を形成します。
焼結温度は1200～1400℃、焼結時間は部品のサイズと形状に応じて1～5時間です。焼結雰囲気は通常、真空またはアルゴンなどの不活性ガスで、焼結プロセス中の成形体の酸化を防ぎます。
金属射出成形
MIMでは、チタン粉末に対する要求は高く、高純度と良好な粒子径に加え、優れた流動性と充填性も求められます。Wstitaniumでは、粒子径5～20μmの球状チタン粉末を使用します。この粉末は、バインダーの作用により均一で安定した射出供給を形成し、射出成形プロセスの円滑な進行を確保します。バインダーシステムには、パラフィン系、ポリプロピレン系、ポリエチレン系などがあります。具体的なプロセス要件と部品の性能要件に応じて、適切なバインダー配合と比率が選択されます。MIMで製造された部品の密度は、理論密度の95%以上に達することができます。
チタン医療部品の仕上げサービス
仕上げ処理により、チタン医療部品は、その母材を変えることなく、耐摩耗性の向上、細胞接着の促進など、新たな特性を付与されます。こうした性能向上は、医療部品の耐用年数の延長、感染リスクの低減、治療効果の向上、患者の安全と健康の確保に極めて重要です。
研磨
研磨は、CNC研削とラッピングによってチタン製医療部品の表面粗さを低減し、表面仕上げを向上させる方法です。一般的な研磨方法には、機械研磨、化学研磨、電解研磨などがあります。
研磨後の表面粗さRaは0.01～0.1μmに達し、部品の外観品質を向上させるだけでなく、細菌の付着や腐食の可能性を低減し、部品の生体安全性と耐腐食性を向上させることができます。例えば、人工関節の表面を研磨することで、関節の摩擦係数を低減し、摩耗を軽減し、関節の耐用年数を延ばすことができます。
サンドブラスト
サンドブラスト加工は、高速研磨材（酸化アルミニウム、炭化ケイ素、ガラスビーズなど）をチタン製医療部品の表面に衝突させ、表面に微細な凹凸を生じさせることで、表面形態と粗さを変化させる加工法です。サンドブラスト後の表面粗さRaは、一般的に0.5～2.5μmです。
サンドブラスト処理後の股関節大腿骨ステムは表面粗さが増し、骨組織の成長が促進され、インプラントと骨組織間の結合強度が向上します。
陽極酸化
陽極酸化処理は、部品の表面に酸化反応を起こさせ、酸化膜を形成する処理です。酸化膜の厚さは通常1～10μmで、硬度が高く、部品を腐食や摩耗から効果的に保護します。陽極酸化処理は、チタン製医療部品の表面保護や装飾に広く用いられています。例えば、チタン合金製人工膝関節の表面を陽極酸化処理すると、体液による腐食から関節を保護するだけでなく、骨細胞の接着と増殖を促進し、関節の安定性を向上させることができます。
マイクロアーク酸化
マイクロアーク酸化とは、電解液に高電圧を印加し、チタン製医療部品の表面にマイクロアーク放電を発生させるプロセスを指します。瞬間的な高温高圧の作用により、表面の金属はセラミック酸化膜に変換されます。この酸化膜は、より高い硬度、耐摩耗性、耐腐食性を備えています。その厚さは通常10～100μmで、基材にしっかりと結合しています。マイクロアーク酸化膜の表面は多孔質構造を有し、細胞の付着と増殖を促進し、インプラントの生体適合性を向上させます。マイクロアーク酸化は、人工関節や歯科インプラントなどに用いられています。
まとめ：
Wstitaniumは、様々な種類と複雑さのチタン製医療部品を製造できます。CNC加工は高精度と高い柔軟性を備え、外科用器具の精密部品など、極めて高い寸法精度が求められる医療部品の製造に優れています。3Dプリントは複雑な構造や個別のカスタマイズを容易に実現でき、多孔質構造の人工関節や個別対応の歯科インプラントの製造においてかけがえのない利点を有しています。粉末冶金と金属射出成形は、少量生産や複雑な形状のチタン製医療部品において大きな利点を有しています。
