金属3Dプリンタとコンポジットプリンタを活用した外科用試作工具の製作

課題
航空宇宙メーカーであるS.S. White Technologiesの100%子会社であるShukla Medical社は、 Xtract-All® Spine Universal Spinal Implant Removal System（トップ画像を参照）のような整形外科用のインプラント除去器具を設計・製造しています。
Shukla社の製品は世界中の外科医に使用されており、患者の骨を傷つけることなく、効率的にインプラントを除去することができます。整形外科用のインプラント除去器具は複雑で、操作にかなりの時間を必要としますが、Shukl社の万能器具はシンプルで直感的なデザインは業界で評価が高いものとなっています。
Shukla社の製品は整形外科医のために設計されており、時間を節約する機能を備えています。 Shukla社の製品開発マネージャーであるZack Sweitzer氏は、次のように述べています。「時間を節約をすることは非常に重要な事です。インプラントの除去は、病院や手術方法によって異なりますが、35ドルから100ドル以上になることもあります。Shukla社の器具は、最終製品が製造される前に、インプラントの外科医が形状やフィット感を確認する為、素早くに試作品を作成してテストする必要があります。Shukla社は当初、CNCを使用して試作品を製作しておりました。しかし、リードタイムが非常に長いため、試作品を使ったトライアンドエラーの繰り返し作業が大幅に遅れ、製品を迅速に市場に投入する事が出来ないという課題がありました。

 

3Dプリンタで製作した試作品のソケットは、構造全体をシンプルにすることができ、 整形外科医が容易に適合性をテストする事が出来ます。

ソリューション
Shukla社は、試作を製作するCNCマシンの代替として、2017年にカーボンファイバーが印刷可能なMarkforged社製3Dプリンタを購入しました。この導入はShukla社の施設にとって大きなメリットとなりました。「私たちが製作する器具には強い負荷がかかりますが、カーボンファイバーが使用された造形品は十分に耐える事が出来る為、安物のプリンタとは異なります。」と、 Shukla社のメカニカルエンジニアであるAdam Gosik-Wolfe 氏は言います。しかし、Adam氏とチームはそれ以上のものを求めていました。外科医が実際に使用するインプラント除去器具に出来るだけ近づける為、金属製の試作品を検討していました。 Shukla Medical 社の副社長であるSubramanya Naglapura 氏もまた、Markforgedの可能性を見抜き、Metal X の購入を後押ししました。カーボンファイバー対応のMarkforged社製3Dプリンタで十分な成果をあげた後、Shukla社はMetal Xの導入に踏み切りました。

Shukla社では、SUS630を使用して、最終製品と同じ材料で試作品を製作することができました。現在の運用方法は最初の試作品にカーボンファイバー対応の3Dプリンタを使用し、最終的な試作品にはMetal Xを使用して、外科医に評価をして頂いています。「金属製の試作品を使用する事で、外科医は実際に切開部での使用を想像する事ができ、手に取った感触も確認する事が可能です。」とSweitzer氏は言います。
このシステムにより、Shukla社は業界の最先端を走り続けることが出来ています。
カーボンファイバー対応の3Dプリンタは、Metal Xで造形された部品のソフトジョーにも使用されており、この2つの3DプリンタはShukla社にとって理想的な3Dプリントソリューションとなっています。

今後の展望
Shukla社は、カーボンファイバー対応の3DプリンタとMetal Xを活用して製品化までのリードタイムを大幅に短縮しました。Shukla社の親会社であるS.S. White Technologies社のエンジニアは、航空宇宙、自動車、医療業界向けの工具や治具にMarkforgedプリンタを利用しています。
「弊社のMarkforged社製3Dプリンタを使用することで、より多くの製品をより早く市場に投入できるようになり、設計の自由度が向上しました。」とSweitzer氏は述べています。

社名：Shukla Medical 社
業種：医療(外科)
アプリケーション：試作
所在地アメリカ フロリダ州
導入年：2017年

※引用サイト：https://markforged.com/resources/case-studies/shukla-medical-case-study
※株式会社データ・デザインで翻訳しております。
※株式会社データ・デザインはMarkforged社の国内正規販売代理店です。