矯正インソールは、第二次世界大戦後に下肢のバイオメカニクス疾患に対する治療法として登場しました。入手しやすく適用範囲も広いため、広く普及した治療手段となっています。例えば現在、米国人口の約9.4％にあたる3,030万人が糖尿病を患っています。また、アメリカ人の70％以上が過度の回内（オーバープロネーション）に悩まされています。このように糖尿病や過度の回内を抱える人の割合が非常に高いため、多くの患者が矯正インソールによる治療を必要としています。

70年以上にわたり、矯正用インソールの製造工程は手作業とCNC加工に依存してきました。これら2つの手法への依存は、コストの高騰や製造リードタイムの長期化を招くだけでなく、製造精度のばらつきという課題も抱えていました。しかし、3Dプリンティングの導入により、製造業界における矯正用インソールの製造工程は変化しつつあります。

Raise3Dは先進的な病院と提携し、矯正用インソールの製造に特化したFFF方式の3Dプリント技術を導入しています。Raise3Dのデスクトップ3Dプリンター「E2」と、3Dスライシングソフトウェア「ideaMaker」を組み合わせることで、インソールの高い性能を維持しながら、優れたコスト効率を実現しています。

医療分野における3Dプリンティング

同病院は、過去10年間にわたり3Dプリンティングが成果を上げてきた実績を熟知しており、この製造手法で製作されるインソールに対して高い品質基準を設定していました。そこで、矯正用インソールのクオリティ向上を目指し、他のデジタル技術と組み合わせて3Dプリンティングを製造工程へ導入することを決定しました。

また、提携先大学の生体力学研究室から技術支援を受けて運用するため、院内に「3Dプリンティング・クリニック」を開設しました。この技術支援には、最新の解析、スキャニング、設計技術が含まれています。

3Dプリンティング・クリニック、Raise3Dと提携

Raise3Dによる3Dプリントインソールのプロセス効率と高い性能に満足した同病院は、製造プロセスの3Dプリント工程において、Raise3Dの製品およびサポートを採用することを決定しました。3Dプリンティング・クリニックは、Raise3Dの矯正用インソールソリューション（3Dプリンター、スライシングソフトウェア、スライシングテンプレート、フィラメントを含む）を導入し、製造プロセスの改善を図りました。

Raise3Dと病院は協力し、3Dプリントによる最適なオーダーメイド矯正インソールの開発に取り組んでいます。病院側は、診断やインソールの設計手順、および院内での3Dプリント作業に注力する一方、Raise3Dは技術サポートやアドバイスを提供し、病院が厳しい要件を満たす3Dプリントインソールを製造できるよう支援しています。具体的にも、印刷パラメーターの最適化、操作トレーニング、技術サポートなどで貢献しています。さらに、Raise3Dのハードウェアおよびソフトウェアは直感的なインターフェースを備えているため、医療スタッフでも3Dプリンターの操作、管理、スケジュール設定を容易に行うことができ、時間と労力の削減につながっています。

3Dプリンティングとデジタル製造プロセスを組み合わせることで、「3Dプリンティング・クリニック」は病院内に完全に完結した設備を構築し、院内でのインソール一貫製造を可能にしました。現在では、毎月全国から装具治療を必要とする多くの患者がこの「3Dプリンティング・クリニック」を訪れており、その数は増加し続けています。

3Dプリント導入前のインソール製造

従来のカスタマイズ工程は非常に複雑でした。インソールは一足ごとに左右で対称的な形状をベースとしながらも、個人ごとの微妙な足型の違いに対応させる必要があり、その正確な計測が難しいためです。さらに事態を複雑にしているのは、個人の姿勢を適切に矯正するためには、インソールの部位ごとに異なる機械的特性を持たせなければならない点です。例えば、土踏まずの高さに左右差があり、過度の回内が見られる患者の場合、歩行時に左右の脚のバランスが崩れるのを防ぐため、左右それぞれに適したアーチサポートが必要となります。従来一般的に用いられてきた手法は、異なる素材のシートを成形して重ね合わせる方法ですが、これにより素材シートごとに「成形・組み立て・研磨」という工程を何度も繰り返す必要がありました。CNCマシンを活用した場合でも、依然として多くの手作業を要していたのです。

3Dプリント導入後のインソール製造

3Dプリントを活用した全プロセスは、診察室、コンピュータソフトウェア、3Dプリンターの間だけで完結するため、「3Dプリンティング・クリニック」では全工程を院内で行うことができます。システム導入後、医療スタッフが習得すべき操作手順は、いくつかの関連する設計パラメーターを理解し、マウスをクリックすることだけです。

Raise3Dのデスクトップ3Dプリンター「E2」を使えば、中間工程での手作業を一切挟むことなく、3Dプリントインソール1足の製造工程を約2時間で完了できます。さらに、Raise3Dのクラウド型3Dプリント管理ソフトウェア「RaiseCloud」を活用することで、病院の管理者はプリントの進捗状況をリアルタイムで遠隔監視することが可能です。RaiseCloudはクラウドベースのプラットフォームであるため、インターネット経由でいつでもアクセスでき、プリント管理の効率と柔軟性が大幅に向上します。

3Dプリント製インソールがもたらす「高品質」と「コストパフォーマンス」

3Dプリントされたインソールは、従来の製造方法で作られたものよりも優れたパフォーマンスを発揮します。例えば、オーダーメイドの3Dプリントインソールは内部を中空のインフィル構造にできるため、軽量で通気性に優れています。また、内部の硬度分布をより精密かつ柔軟に制御できる点も大きな利点であり、これは治療効果を高める上で極めて重要です。Raise3Dの3DプリントインソールにはTPUフィラメントが使用されており、従来の製造方法によるインソールと比較しても、耐久性や強度といった機械的特性に非常に優れています。これにより患者は、装着時に常に安定したサポート感を得ることができます。

さらに、この高性能な3Dプリントインソールは、従来の製造コストと比較した場合、非常に優れた費用対効果を誇ります。これは、3Dプリントのコスト構造が従来の製造方法とは大きく異なるためです。例えば3Dプリントを導入することで、病院は多種多様な機材や専用工具を揃える必要がなくなり、設備投資や作業スペースに係るコストを削減できます。加えて、材料のロスが格段に少ないプロセスであるため、人件費や材料費の抑制にも直結します。

3Dプリンティングが拓く個人のリハビリテーションの未来

3Dプリンティングは、高いコスト効率を実現し、廃棄物を削減し、装着者の快適性を向上させることで、個人向けリハビリテーションのあり方を根本から変えようとしています。インソールにとどまらず、義肢や脊柱側弯症用装具といったその他の医療用ウェアラブル機器においても、3Dプリンティングの導入によってすでに大きな成果が上がっています。Raise3Dと医療従事者とのパートナーシップにより、今後さらに多くの医療分野において、3Dプリンティングの恩恵が広がる期待が寄せられています。

E2の後継機、E3について

Raise3D E3は、2つのヘッドが独立して稼働するIDEX構造を引き継ぎながらも高速造形に対応しさらなる拡張性を獲得した、新世代の多機能エントリークラス3Dプリンターです。
信頼性の高い構造やユーザビリティを前世代から継承し、新たに可能となったRaise3D Pro3 HSと同クラスの高速造形を用いてミラー造形、デュアル造形を行うことができるため、時間あたりの高い生産性を発揮します。
オプションの装着によって、CF系などの繊維強化材料の使用や、TPU系の高速かつ安定した造形を実現可能なまさにクラスを超えた実力を持つ3Dプリンターです。

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