完全 3D CAEシミュレーションのイノベーターである Moldex3Dは、長年の技術パートナーであるSimpaTecと協力し、医療産業におけるMoldex3Dの可能性を明らかにしました。以下のケーススタディは、Moldex3D マルチコンポーネント成形(MCM)および粉末射出成形(PIM)の産業用途について、実際の人工股関節の製造例を説明します。
通常、人工股関節は3つの部分から構成されています: ステム、大腿骨のヘッド、寛骨臼のプロテーゼ（ソケット）です。一般的にこのような製品の寿命は20年から30年と言われています。従って材料特性と製品耐久性が、人工股関節の製品寿命を左右する重要な要因であると言えます。Moldex3D と SimpaTec は、この課題を解決する解決策を求めてきました。結果としてMoldex3D MCM と PIMを提案いたします。
Moldex3D MCM は、マルチコンポーネント射出成形への高まる要望に応えるために開発されました。Moldex3D MCMにはインサート成形、オーバーモールド成形、マルチショットシーケンス成形が含まれます。モジュールは、異なるコンポーネントの相互作用を正確に解析し、材料特性の不適切な組み合わせによって発生するそり変形を予測します。
その他にもMoldex3D独自のソリューションとして Moldex3D PIMがあります。これは金属あるいはセラミック原料の製品の製造工程を最適化するために開発されました。Moldex3D PIM は、粉末とバインダーの混合材料の流動挙動を可視化でき、未焼成体（グリーンパーツ）の不均一な粉末濃度によって起きる潜在的な欠陥（黒線）を予測します。
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ステムの下の部分は、インサート成形によって他のコンポーネントで作成されます |
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人工股関節の大腿骨側のヘッドは Ti-AI6V4が含まれています。ヘッドのセラミックは粉末射出成形 (PIM)で製造されます。 |
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成形工程全体の最大せん断応力を表面に反映できます |
成形工程によって異なる特性を持つコンポーネントの場合、残留応力と熱応力による変位を算出するために、構造シミュレーションに送られます。設計者は構造シミュレーションから得られた情報を元に、製品を最適化できます。
生体適合性面の優れた特性により、セラミック材料は最適な材料であると考えられています。例えばヒドロキシアパタイトやリン酸三カルシウム(TCP) は耐摩耗性が優れています。またジルコニア（ZrO2）やチタン（Ti-variation）は耐久性に優れています。このケーススタディの人工股関節には3つの部分があります: ステム、大腿骨側のヘッド、寛骨臼側のソケット。この部品の原料はチタンコンパウンド(Ti-AI6V4)です。Moldex3D MCMモジュールを使えば、この3つの部分を正確に解析し、検証することができます。さらにABAQUS と Moldex3D FEAインターフェースの統合により、異なる負荷や応力下でのコンポーネントの機械特性を最適化することも可能です。
Moldex3D PIM はセラミック製品の射出成形のシミュレーションと最適化を行います
Moldex3D は材料特性の調査だけではなく、粉末射出成形で起きる欠陥（ウェルドライン、不均一な粉末濃度分布など）も予測します。Moldex3Dの高精度なシミュレーション能力を使って、粉末濃度、材料特性、成形条件がどのようにキャビティの流動挙動に影響を及ぼすのかを詳細まで調査します。これは金型製作者の製品最適化に非常に役立ちます。
流動挙動のシミュレーションと実際の製品（一致しています）
以上のMoldex3D MCM と PIMモジュールの活用例から、CAEシミュレーションが医療機器の品質を最適化できることがわかります。優れた医療製品の提供を可能にするこのシミュレーション技術は、製品設計者や外科医および医療従事者に大きな希望になります。この技術はさらに、人間の生活の質を向上させることでしょう。
SimpaTecについて
プラスチック射出成形分野での実績を持つSimpaTec は、ヨーロッパで高く評価されています。SimpaTecは2004年からプラスチック業界に進出し、成形シミュレーションに様々なソリューションを提供してきました。プラスチック業界の確かな経験と、顧客への優れたサポートを評価し、同社はMoldex3D をヨーロッパにおける世界的なCAE ソフトウェアとして発表しました。www.simpatec.com.
Moldex3Dについて
CoreTech System Co., Ltd. (Moldex3D) は1995年からプラスチック射出成形向けの専門的CAE解析ソリューション、“Moldex”シリーズを提供してきました。現在提供している “Moldex3D”は世界中で販売、サポートされています。最先端技術とソリューションを提供するために、CoreTech System は世界に販売/サービスネットワークを拡大し、専門的なサービスを提供しています。CoreTech Systemが提供する最先端のシミュレーションソフトウェアはユーザーの製品設計開発、設計最適化、納期短縮をサポートし、企業の投資利益率(ROI)を最大にします。NX EasyFill 解析と高度なMoldex3D の機能は保圧、冷却、そり変形最適化において NX と統合できます。詳細についてはこちらを参照してください： www.moldex3d.com.