SLS 3Dプリンティングにおけるポリ乳酸（PLA）粉末の応用

レーザー焼結（SLS）技術は、高精度、サポート材不要の印刷、印刷材料の多様性といった利点を誇り、様々な分野で最も広く利用されている製造技術の一つになりつつあります。現在、SLS印刷で主に使用されているポリマー材料には、ナイロンとその複合材料、TPU、PPS、PEEK、PPなどがあります。金属やセラミックスと比較して、ポリマー材料は、成形温度が低く、焼結レーザー出力が低く、精度が高いといった利点があります。さらに、ポリマー材料の種類や特性の多様性、そして様々な改質技術の適用により、SLS 3D印刷におけるポリマー材料の利点はさらに高まっています。

3Dプリンティングがプロトタイプ製作から最終製品部品の製造へと焦点を移し始め、量産用途が増加するにつれて、ポリマー粉末材料は将来の発展において大きな可能性を秘めている。

SLS 3Dプリンティングの分野では、ポリ乳酸（PLA）粉末を用いることで、熱成形や圧縮成形に必要な、カスタマイズされた精密な形状を造形できます。PLA粉末を用いた印刷プロセスは、その優れた特性により安全かつ無毒です。鋳造に用いる場合、煙や有毒ガスが発生しないため、低炭素で環境に優しいと言えます。さらに、PLA粉末は融点が低いため、エネルギー消費量の削減にも貢献します。

客観的に見ると、ポリ乳酸（PLA）粉末3Dプリンティング材料には利点があるものの、特定の専門分野における応用範囲はやや限られている。しかし、生体適合性と生分解性に優れたポリマー材料であるPLA粉末材料は、これらの欠点を補い、医療用途における利点を際立たせることができる。

画像｜深センポリ乳酸粉末材料

さらに、ポリ乳酸（PLA）モノマーは単一のキラル原子を含むため、ポリ-L-乳酸（PLLA）、ポリ-D-乳酸（PDLA）、ポリラセミ乳酸（PDLLA）など、様々な立体配置を持つポリマーが得られます。組成の異なるPLA粉末をSLS技術で組み合わせることで、分解サイクルの変化など、製品に様々な特性を与えることができます。PLLAとPDLAは共結晶化により、融点が高く、耐熱性や耐溶剤性に優れた立体複合材料を形成します。

1. カスタマイズされた医療機器および装置

SLSは、手術器具や義肢などの医療機器の製造に利用できます。SLS技術は複雑な形状を一度の工程で作成できるため、個々の患者に合わせたパーソナライズされた製品を製造でき、より優れた適応性と快適性を提供できます。

2. 生体組織および臓器モデル

SLS技術は、医学研究、教育、手術計画のための生体模倣組織・臓器モデルの作成に利用できます。これらのモデルは、医師が患者の状態をより直感的に理解するのに役立ち、手術計画やトレーニングを支援します。

3. 生体医療材料の研究

SLSは医療製品の直接製造に加え、生体材料の研究開発にも利用できます。SLS技術を用いることで、組織工学や薬剤送達などの用途に適した、特定の構造と特性を持つ生体材料を作製することが可能です。

現在、深セン聚盛は、PCL、PLLA、PDLAのホモポリマー、およびPDLLA、PLGA、PLCLなどのコポリマーをキログラム単位で製造する能力を有しています。高分子量PLLA（固有粘度4.0 dL/g）およびPCL（固有粘度2.0 dL/g）の重合技術を習得しており、異なる共重合比および異なる末端基構造での重合が可能です。さらに、独自の精製技術を用いて製品の技術指標を向上させ、埋込型ポリ乳酸業界標準YY/T 0661-2017および中国薬局方における関連医薬品ポリマー添加剤の要件を満たすことを保証しています。

深セン聚盛は、マイクロ球体を用いたエマルション液滴調製技術の研究を通じて、サイズ制御可能で粒子径が均一なエマルション液滴の調製に成功しました。液滴固化プロセスの研究により、表面が滑らかで球形度が高く、D50値が10～100μmの範囲で制御可能なPLLA、PCL、PLGAのブランクマイクロ球体が調製されました。さらに、特殊な粒子径分類プロセスにより粒子径分布を狭め、スパン値を0.7以下に抑えています。