製品紹介

1. はじめに生体用金属材料には，高強度，高耐食性とともに，高い生体親和性が必要とされ，SUS316L，コバルトクロム合金属 3D 造形法（以下，単に 3D 造形法と記す）は，原金，チタン合金などが利用されている 1）．このなかでコバ料となる粉末やワイヤーを必要な部位にだけ積層していく

ルトクロム合金は，耐食性に優れる主成分として Co を約

新たな工法であり Additive Manufacturing（AM）とも呼60%，Cr を約 30% 含むとともに，Mo や W を添加する

ばれる．大型の母材から塑性加工や切削加工により小型形ことで更なる耐食性改善や高強度化が実現されている．本状の製品を作る従来工法と異なり，複雑形状の部品をニア合金はチタン合金より高い耐摩耗性を有する 2）ことから，ネットで製造できるため，各種の後加工を省略，軽減する

人工関節や人工歯科材料として広く用いられている．

ことができる．また，レーザーや電子ビームにより局所的金属の人工歯科材料が適用される用途として，義歯，ブに加熱，溶融された原料が急速に凝固，冷却されるため，リッジ，クラウンなどの歯科補綴物（ほてつぶつ , 図 1）

焼入や固溶化処理なく焼戻や時効処理により必要な特性ががあり，従来から型取り，型作製，鋳造，研磨など多くの得られる場合もあり，熱処理工程の省略にも寄与できる．

工程を経て製造されてきた．これら歯科補綴物は複雑な立

このような多くの特長から，近年，航空・宇宙，自動車，体構造であるとともに，患者ごとに形状が異なる．したがっエネルギー，生体材料などの広い分野で適用，検討が進ん
F4_原稿.docxでいる．て，3D スキャンで取得した口腔内形状のデジタルデータから，直接，歯科補綴物が製造できる 3D 造形法の優位性が活かせるアプリケーションとして世界的に検討され，実用化が進んでいる．

差し歯(CoCrMoW 合金)

国内では，2018 年に歯科医療用材料・製品メーカーである株式会社アイディエス（以下，アイディエス）が，国立研究開発法人 産業技術総合研究所 岡崎上級主任研究員（以下，産総研 岡崎博士）の協力のもと，3D 造形法による歯科補綴物について薬事承認を取得した．これにより，効率的に短納期で歯科補綴物を作製することが可能になっ

3D 造形法で作製した差し歯(CoCrMoW 合金)にセラミックスをコーティング(右)た．しかしながら，当時において薬事承認を受けた国産の原料粉末がなく，海外粉末を用いざるを得ない状況にあり，3D 造形で作製した義歯床(CoCrMo 合金)

為替変動などの影響を受けるリスクがあった．
このような背景から，アイディエスは産総研 岡崎博士のサポートを受け，2019 年に国産材料として初めて，当社 CoCrMo 合金粉末（Co-28Cr-6Mo）で薬事承認を取得し，高品質な CoCrMo 合金粉末を国産で安定供給できる体制となった 3）．さらに，本報では上記の CoCrMo 合金粉末と同様に，アイディエスが産総研 岡崎博士の協力を受けて，2 例目の薬事承認取得となった当社の CCMS Ⓡ -W（CoCrMoW 合金）粉末 4）について紹介する．

図1 歯科医療で用いられる差し歯や義歯床
図 1 歯科医療で用いられる差し歯や義歯床

表1

CoCrMoW 合金粉末の化学成分（mass%）

澤田俊之

CoCrMoWSiFeMnNiBeCdPb

CCMS -W

Bal.

24.4

5.1

5.6

1.0

0.08

0.003

<0.01

<0.01

<0.01

<0.01

海外粉末

61.8
～ 65.823.7～ 25.7

4.6～ 5.6

4.9
～ 5.9

0.8
～ 1.2

0.5以下

0.1以下

0.1以下

0.02以下0.02以下0.02以下Ⓡ53

Sanyo Technical Report Vol.30 (2023) No.1

工程省略につ な が る 材 料 技 術 特 集

人工歯科材料向け 3D 造形用 CCMS®-W(CoCrMoW 合金 ) 粉末

人工歯科材料向け3D造形用CCMS®-W(CoCrMoW合金)粉末

工程省略につ な が る 材 料 技 術 特 集

2. CCMSⓇ-W粉末の粉体特性

3. CCMSⓇ-W粉末を用いた3D造形体の諸特性

生体用として用いられる金属材料において，機械的特CCMS Ⓡ -W 粉末をレーザー式パウダーベッド方式の性や耐食性を満足するための主成分のほか，生体毒性元

3D 造形装置で製造した造形体の機械的特性を表 3 に示素となる不純物を制御することは極めて重要である．表 1

す．歯科メタルセラミック修復用非貴金属材料の規格であⓇに CCMS -W 粉末の化学成分例を示すように，Ni，Be，る JIS T 6121（タイプ 5）における耐力，伸びおよびヤCd，Pb などの不純物元素を低く制御している．

ング率の下限を超えていることがわかる．また，剥離・ク

3D 造形法による歯科補綴物の多くはパウダーベッド方

ラック発生強さおよび耐食性とも JIS T 6121 の基準を満式の装置により製造される．本方式に用いる原料には 30足している．このように，CCMS Ⓡ -W 粉末を用いた本造Ⓡ

形体は人工歯科材料として利用可能な機械的特性および耐μm 前後の粒径を有する粉末が主に使用され，CCMS-W 粉末も粒度分布例を表 2 に示すように約 30μm の平食性を有している．

均粒径に調整されている．さらに，図 2 に外観 SEM 像を

4. おわりに示すように，安定したパウダーベッド（粉末床）を形成できる球形状を有していることがわかる．
表2

主に義歯床に用いられる CoCrMo 合金に続き，セラミッCoCrMoW 合金粉末の粒度分布（μm）
D10

D50D90クスのコーティング性に優れ，差し歯などに多く用いられCCMS -W

13.927.345.5

る CoCrMoW 合金についても，3D 造形の原料として国産海外粉末

15.326.443.2である当社粉末で薬事承認が取得されたことは，歯科医療

F4_原稿.docxⓇのスピードアップや工程省略（図 3）および為替変動のリスク回避など，多くのメリットに寄与できる．また，近年，各種の歯科補綴物を作製する歯科技工士の高齢化が進み，将来的な人手不足が社会問題として懸念されるなか 5），
3D 造形による歯科補綴物の製造には技工士の負担軽減効果も期待される．

50μm

F4_原稿.docx

図2 CCMSⓇ-W粉末の外観SEM像

図 2 当社 CoCrMoW 合金粉末の外観 SEM 像
澤田俊之

図3 従来の鋳造法と3D造形法との工程の違い
図 3 従来の鋳造法と 3D 造形法との工程の違い

表3
CCMS Ⓡ -W
造形体の例
JIS T 6121
上下限（タイプ 5）

CCMS Ⓡ -W
造形体の例
JIS T 6121
上下限（タイプ 5）

CCMS Ⓡ -W 粉末を用いた 3D 造形体の諸特性

澤田俊之

0.2% 耐力（MPa）

引張強さ（MPa）

伸び（%）

ヤング率（GPa）

剥離・クラック発生強さ
（MPa）

590

1100

17215

45.5

500 以上－2 以上150 以上25 以上

密度（Mg/m3）

耐食性（μg/cm2/week）

熱膨張係数（ppm/K）

8.6

0.62

14.7

－

200 以下－54

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人工歯科材料向け3D造形用CoCrMoW合金粉末

工程省略につ な が る 材 料 技 術 特 集

参考文献1） 丸山典夫，山本玲子，廣本祥子：2006 年度物質材料
研究アウトルック，247-249．
2） 大塚雄市，水谷正義：材料，63（2014）6，480-486．
3） 山陽特殊製鋼技報，27（2020）1，47-49．
4）	‌山陽特殊製鋼 News Release（https://www.sanyosteel.co.jp/system/upload/news/20220425.pdf），
歯科医療向け人工歯用 3D プリンター粉末（コバルト合金）を実用化5） 間瀬俊明，藤原稔久：精密工学会誌，81（2015）3，225-229．

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