渦流ステンレス鋼インペラの 5 軸 CNC 加工に関する研究
2025-03-28
ヒューマノイドロボット構造部品のCNC加工
2025-03-31医療用チタン骨板（TC4）の 5 軸 CNC 加工ケーススタディ
1.背景
医療分野において
骨板
骨板は、骨折の修復に重要な役割を果たす医療機器であり、材料と加工に対して厳格な要件が課せられています。本ケーススタディでは、一心精密が 5 軸 CNC 加工技術を用いて TC4 チタン合金骨板を加工するにあたり、成功裏に課題を克服した経験を紹介します。
TC4
TC4（Ti-6Al-4V）は、優れた生体適合性、高強度、軽量性および耐食性のため、医療用インプラントの材料として最適な選択肢となっています。しかし、TC4 は加工が難しい材料として認知されており、医療基準を満たす骨板を精度よく加工する方法が課題となっています。
材料と技術的課題
TC4チタン合金の主な加工上の課題は以下の通りです：
熱伝導率が低いこと：
加工中に発生する熱が速やかに放散されず、工具の過熱を招きやすく、工具寿命の短縮を引き起こします。
高強度および高靭性：
これにより、加工中の切削力が増大し、工具摩耗が加速されます。
弾性変形：
TC4は弾性率が低く、加工中にわずかな変形を生じやすく、特に高精度な医療機器の製造時に顕著となります。
したがって、このような部品の加工には、高精度な設備と厳格なプロセス管理が必要となります。5 軸 CNC 工作機械は、複数回のクランピングによる誤差を低減し、複雑な曲面の加工を一度のセッティングで完了できるなど、これらの点で優位性を発揮します。
5 軸 CNC 加工のメリット
HXC Precision
HXCは高度な5軸CNC技術を採用しており、主なメリットは以下の通りです：
高精度
5 軸 CNC 加工により、部品を複数回再配置することなく複雑な幾何形状の加工を完了でき、加工精度を大
複雑な曲面加工：
骨板の設計は通常、人間の骨の自然な曲率に合わせる必要があります。5 軸連動により、複数の角度から複雑な曲面を容易に加工することが可能となります。
クランピング回数の削減：
一度のクランピングで全方位の加工を完了できるため、繰り返しの位置決めにかかる時間を短縮し、加工効率を向上させるとともに、潜在的な誤差を低減します。
加工フロー
骨板の精度と表面品質を確保するため、HXC Precision は以下の加工工程を踏んでいます：
設計とプログラミング：
顧客が提供した CAD 図面に基づき、HXC Precision の技術チームは部品の加工経路、特に曲面部分について詳細にプログラミングを行い、加工経路が設計通りになるよう確保します。
荒削りと仕上げ削り：
5 軸 CNC を用いて荒削りを行い、大部分の素材を除去した後、仕上げ削りを行い、必要とされる寸法精度と表面仕上げを確保します。
表面処理：
医療機器の厳格な要件を満たすため、骨板は加工後にバリ取りや研磨などの表面処理が施され、表面が滑らかで欠陥のない状態を確保します。
5. 品質管理
医療機器の生産において品質検査は極めて重要です。HXC Precision は骨板の性能を確保するため、以下の品質管理措置を的確に実施しています：
寸法検査：
高精度三次元測量機（CMM）を使用して、骨板の重要寸法を検査し、設計公差の要件を満たしていることを確認します。
表面品質検査：
顕微鏡を用いて、表面にバリ、割れその他の移植の安全性に影響を及ぼす可能性のある欠陥がないか確認します。
機械的特性試験：
完成品は引張強度、疲労強度などの試験が施され、実際の使用における耐久性と信頼性を確保します。
6. 医療業界におけるコンプライアンス要件
骨板は医療機器として、厳格な業界基準を満たす必要があります。HXC PrecisionはISO13485医療機器品質管理体系認証を取得しており、素材調達、加工から検査に至るまでのすべての工程をISO13485の医療機器品質管理体系に従い、基準を確実に満たすよう厳格に管理しています。また、TC4チタン合金製の骨板は、人体における安全性と安定性を確保するため、一連の生体適合性試験を通過する必要があります。
7. 結論
本ケーススタディを通じて、HXC Precision が 5 軸 CNC 技術を用いて TC4 チタン合金加工の難題を成功裏に解決し、骨板の生体適合性、機械的強度、表面品質の全てにおいて高水準を確保したことが確認できます。このケースは、HXC Precision が難削材加工における技術力を示すだけでなく、医療機器製造分野における優れた経験と能力を実証しており、医療業界の厳格な要件を満たす製品を顧客に提供していることを証明しています。また、同社が医療分野における革新的な能力と、カスタマイズされた高精度部品ソリューションを提供する際の優位性を浮き彫りにしています。