3D tisk nabízí několik řešení pro vývoj zdravotnických prostředků, protože obor se vyvíjí s časem. 3D tisk pomohl zdravotnickému průmyslu přinést na trh důležité lékařské nástroje a zařízení za relativně nižší náklady a čas.
V této příručce níže se dozvíte, jak 3D tisk pomohl vyvinout se lékařskému průmyslu a jak se ukázal jako užitečný v lékařské prototypování. Pojďme si tedy přečíst níže.
3D tisk, také známý jako aditivní výroba, pomáhá vyrábět pevný předmět se 3 rozměry. V tomto procesu se vrstvy materiálu ukládají jedna po druhé, aby se vytvořil objekt. Je pozorováno, že tyto vrstvy mají jemně řezaný průřez vyráběným předmětem.
3D tisk je opačný proces subtraktivní výroby, při které se materiál řeže. Místo toho ve 3D tisku žádné řezání a frézování nastat; spíše se materiál přidává vrstvu po vrstvě, aby se dosáhlo požadovaného předmětu.
3D tisk umožňuje vytvářet tvary se složitými texturami a oproti jiným metodám je vhodnější, protože využívá méně materiálu.
1.1 Plastový 3D tisk
Plastový 3D tisk je jednou z velmi běžných metod používaných při výrobě 3D tištěných předmětů. Tato technika pomáhá vyrábět produkty v lékařské oblasti, které jsou jednoduché a levné. Takové díly mohou být také obrobeny, ale přesto je preferováno nechat je vyrobit pomocí 3D tisku.
Různé druhy plastů používané v plastovém 3D tisku zahrnují ABS, PLA, nylon, TPU, PETG, HIPS, PVA atd. Každý typ plastu má svou kvalitu a vlastnosti. Některé jsou flexibilní, některé odolávají opotřebení a některé jsou voděodolné.
Plastový 3D tisk nabízí menší přesnost na spotřebitelské úrovni. Základní lékařská zařízení však mohou být vyráběna tímto procesem s jednoduchým designem.
Také zdravotnické prostředky vystavené většímu zatížení se obvykle nevybírají pro výrobu pomocí této techniky 3D tisku, protože dutiny mezi vrstvami plastu jsou v nich zcela běžné.
SLS je však také proces 3D tisku, kde lze pomocí plastů vyrábět složitá geometrická zařízení. Tato metoda je velmi vhodná pro podříznutí a vnitřní textury s tenčími stěnami. Dokončení je hrubé, ale čáry vrstev nejsou stále příliš viditelné.
Mezi zdravotnická zařízení vyráběná v rámci SLS 3D tisku patří nylon 11 a 12 a TPU kvůli jejich pružnosti a odolnosti proti nárazu.
1.2 Pryskyřičný 3D tisk
Pryskyřičný 3D tisk, známý také jako SLA 3D tisk, dokáže vyrobit nejpřesnější díly s vysokou přesností a rozlišením. Povrch vytvořený pryskyřičným 3D tiskem je nejhladší ve srovnání s ostatními typy 3D tisku.
Proto je pryskyřičný 3D tisk vysoce úspěšný pro většinu lékařských zařízení, protože zde není prostor pro lékařskou nedbalost ohledně přesnosti a dokonalosti.
Lékařská zařízení, která vyžadují přísnou toleranci a hladké povrchy, se obvykle vyrábějí pomocí 3D tisku. Je to ideální postup pro výrobu funkčních dílů, které lze po tisku vyleštit.
Orientace chemické vazby mezi vrstvami vyrobených dílů je vysoce konzistentní; proto je síla těchto zařízení také chvályhodná. Proto se lékařské přípravky a funkční prototypy používané v medicíně obvykle vyrábějí z pryskyřice.
Lékařské a dentální pryskyřice se obvykle používají pro lékařská zařízení, protože se jedná o biokompatibilní pryskyřice a produkují více dentálních a lékařských zařízení. Běžně vyráběné lékařské přístroje jsou zubní protézy, chirurgická vodítka a protetika.
1.3 Kovový 3D tisk
Kovový 3D tisk je také jednou z běžných forem 3D tisku, který je založen na různých metodách. Kovové FDM tiskárny jsou tradiční tiskárny, které k tisku používají kovové tyče.
Na druhou stranu, SLM a DMLS jsou také dva druhy 3D tiskáren, které jsou stejné jako SLS, ale používají kovové síly, které se spojují vrstvu po vrstvě, aby vytvořily požadovaný lékařský prototyp.
3D tiskárny SLS a DMLS dokážou vytvářet vysoce přesné, pevnostně orientované a dokonce vhodné pro složité lékařské díly. Proto jsou velmi vhodné pro lékařské aplikace.
Používané kovové prášky jsou titan, hliník, nerezová ocel a nástrojová ocel kvůli jejich trvanlivosti, odolnosti proti poškrábání a dalším odporovým vlastnostem.
1.4 Barevný 3D tisk
S ohledem na barevný 3D tisk lze vyrábět vícebarevné díly. Tento druh tisku se provádí pomocí barevných tryskových tiskáren a předmět se vyrábí vrstvu po vrstvě tiskem.
Více lékařských zařízení, která jsou barevná, je také podrobena tomuto druhu tisku jako aditivnímu výrobnímu procesu; je velmi ekonomický a pomáhá snižovat množství odpadu.
2. Výhody 3D tisku
Existuje několik výhod 3D tisku pro každou aplikaci a také v lékařském průmyslu se techniky 3D tisku ukázaly jako velmi užitečné a některé z běžných výhod jsou následující:
Flexibilita v designu
3D tisk je jednou z nejflexibilnějších tiskových technik ve srovnání s tradičními metodami. 3D tisk vede k vytváření flexibilních návrhů s více materiálovými možnostmi. V medicíně existují různé druhy zdravotnických prostředků, z nichž každý má své vlastní požadavky, a vzhledem k všestrannosti této metody je výroba těchto zdravotnických prostředků jednodušší.
3D tisk je proces, který lze provést během několika hodin, takže pokud je potřeba jakýkoli zdravotnický prostředek, může být díl okamžitě vyroben. Obrábění stále trvá a je drahé, zatímco 3D tisk je jednou z nejrychlejších metod.
Pomáhá předcházet nadměrnému zásobování
3D tisk pracuje metodou tisku na zakázku, to znamená, že není třeba hromadit zásoby zdravotnických prostředků, a naopak si je můžete nechat vyrobit během chvilky. Tím, že budete mít méně nadměrných zásob, lze ušetřit spoustu místa.
Pevně orientované a lehké díly
3D tisk je známý výrobou vysoce kvalitních dílů používaných v různých aplikacích. Je velmi vhodný pro oblast medicíny, protože může pomoci při výrobě většiny zdravotnických prostředků, které potřebují dostatečnou pevnost a přitom mají nízkou hmotnost.
3.Povrchová úprava 3D tištěných dílů
3D tištěné díly po výrobě také potřebují dodatečnou povrchovou úpravu pro hladší povrch v závislosti na rozvržení objektu a druhu materiálu, který je pro jeho výrobu použit. Existují různé způsoby, jakými lze povrchovou úpravu těchto dílů provést, a některé z nich jsou následující:
Broušení
Broušení je velmi oblíbená metoda, pomocí které lze dokončit 3D tištěné díly. Je to jeden ze základních procesů, při kterém se brusný papír otírá o předmět v oblasti, kde je povrch drsný. Pokud má předmět nějaké nedokonalosti a ostré rohy, mohly by být vyhlazeny.
Technika broušení je velmi nákladově efektivní a vhodná pro většinu materiálů a existuje několik velikostí, ve kterých se brusný papír dodává a lze je vybrat podle velikosti předmětu.
obrábění
3D tisk lze dále vybavit CNC obráběním. Jakmile je objekt vyroben pomocí 3D tisku, může být dokončen pomocí CNC obrábění. Pro dosažení jemného povrchu bylo možné provést opracování a broušení předmětu.
Tato metoda povrchové úpravy je ideálně vhodná pro předměty, které vyžadují přísnou toleranci a mohou se dostat do hlubokých a těžko dostupných oblastí pro dokončovací účely.
Tryskání korálků
Jednou z oblíbených metod povrchové úpravy je 3D tisk. Tento proces zahrnuje použití plastových nebo skleněných kuliček a když narazí na drsný povrch, vyhladí ho a vyrovnají všechny nedokonalosti.
Ve srovnání s broušením je tryskání perličkou rychlou metodou a pomáhá tak vyhladit nepřístupná místa.
Pokovování
Pokovování zahrnuje nanesení tenkého kovového povlaku na povrch předmětu vyrobeného pomocí 3D tisku pomocí elektrického obvodu.
Volba této metody povrchové úpravy má několik výhod. Pomáhá zlepšit materiálové vlastnosti předmětu, protože plastové části jsou náchylné k rozbití, a když jsou vhodně pokoveny, lze zlepšit jejich životnost a odolnost proti opotřebení.
Malba
Malování je další velmi přímočarý proces, který pomáhá zlepšit vzhled objektů během okamžiku. Pomáhá vyhladit povrch a vyplnit mezery a do jisté míry i napomáhá procesu utěsňování předmětu.
4. Trh pro 3D tisk ve zdravotnictví
Trh s 3D tiskem ve zdravotnictví neustále roste. Pokrok v technologii vedl lékařský sektor k investicím do výzkumu a vývoje. S rostoucím počtem pacientů rostou i biomedicínské aplikace, které pohánějí růst trhu s 3D tiskem.
V roce 2020 bude ocenění velikost trhu 3D tisku ve zdravotnictví sektor činil 1036.58 milionů $. Očekává se však, že v roce 5,846.74 dosáhne 2030 20.10 USD, což povede k nárůstu CAGR o 2021 procenta od roku 2030 do roku XNUMX.
5.Materiály pro 3D tisk Lékařské prototypování?
Při 3D tisku se používají různé materiály, pokud jde o lékařské prototypování, a některé z těchto materiálů jsou popsány níže:
Kyselina polymléčná
PLA je forma plastu velmi oblíbená u FDM 3D tisku. Je cenově dostupný a velmi snadno se s ním pracuje, pokud jde o tisk a nabízí biologickou rozložitelnost. Pomocí PLA a 3D tiskáren byly během COVID-19 dokonce vytvořeny funkční ventilátory, které pomáhají léčit pacienty zdravotníky a inženýry. Používá se také v mnoha ortopedických zařízeních, jako jsou dlahy, fixační kolíky, šrouby a kostní lešení.
Akrylonitril-butadien-styren (ABS)
ABS je také forma plastu používaná při 3D tisku a je to velmi lehký a pevný materiál, který lze roztavit v kapalné formě a po ochlazení se ukáže jako pevný. Používá se v lékařském sektoru pro výrobu modelů používaných v operacích, protézách a ortopedických korzetech.
Polyetheretherketon
PEEK je vysoce výkonný termostat, který nabízí odolnost proti chemikáliím a má bezproblémové mechanické vlastnosti. V mnoha případech se používá místo kovů a má mnoho lékařských aplikací, které se skládají z implantátů a přizpůsobených lékařských zařízení.
Titan
Titan je běžně používaný druh kovu ve 3D tisku, a pokud jde o lékařský sektor, používá se k výrobě chirurgických nástrojů a kloubních náhrad. Mnoho implantátů, jako je kyčel, koleno a páteř, je vyrobeno s použitím titanu ve 3D tisku kvůli jejich vynikajícím mechanickým vlastnostem a biokompatibilitě.
Polyethylenglykol
PEG je forma plastu používaná při 3D tisku a má biochemické vlastnosti, díky kterým je vhodná pro lékařský sektor. Používá se pro vytváření chrupavek, kostí a cévních tkání pomocí 3D tisku.
6.Jak funguje 3D tisk v lékařském prototypování?
3D tisk funguje různými způsoby pro vývoj různých lékařských zařízení, pokud jde o lékařské prototypování, a některé z nich jsou popsány níže:
6.1 Vlastní implantáty pro 3D tisk
Tisk vlastních implantátů bude zahrnovat metodu, která se používá pro proces 3D tisku, a zahrnuje následující kroky:
- Pomocí CT skenu nebo jakékoli jiné metody zobrazení a modelování je vytvořen 3D model místa implantátu, aby bylo možné implantát odpovídajícím způsobem navrhnout.
- Lékař navrhne implantát digitálně na základě přizpůsobení v závislosti na anatomii pacienta, která mu vyhovuje.
- Obvykle se při tisku vlastního implantátu volí biokompatibilní materiály; za tímto účelem se zvolený materiál zavede do tiskárny.
- Tiskárna tiskne objekt vrstvu po vrstvě a poté, co je implantát připraven, může projít dalším procesem, který pomáhá zlepšit jeho vlastnosti, a poté jsou prováděny kontroly kvality.
- Jakmile je implantát dokončen, dojde ke sterilizaci a je chirurgicky implantován pacientovi.
6.2 3D tisk pro prototypování lékařských zařízení
3D tisk pro prototypování lékařských zařízení zahrnuje níže uvedené fáze:
- Koncepty byly nejprve vytvořeny pomocí softwaru CAD pro lékařské přístroje.
- Jakmile jsou koncepty a návrhy připraveny, provádí se 3D tisk, který má tendenci vytvářet fyzické prototypy.
- Prototyp zdravotnického zařízení poté prochází testovacím procesem, ve kterém se testuje bezpečnost, ergonomie a funkčnost zařízení.
6.3 3D tisk pro vlastní zařízení a protetiku
Aby bylo možné provést 3D tisk pro vlastní zařízení a protetiku, postupujte podle níže uvedených kroků:
Nejprve se získají 3D skeny, aby bylo možné porozumět anatomii a požadavkům zařízení a protetiky a posoudit měření.
Po získání dat jsou tyto protetiky navrženy na zakázku.
Jakmile je návrh připraven, jsou použity biokompatibilní materiály a 3D tisk pro tato zařízení se provádí vrstvu po vrstvě.
Vyrobená zařízení jsou následně testována a v případě potřeby jsou prováděny změny, aby byla zajištěna dokonalost jejich funkce a lícování.
7.Jak získat služby 3D tisku?
Jak jste si prošli výše uvedeným článkem, musíte si být nyní dobře vědomi všeho, co se týká 3D tisku v lékařské oblasti a příslušných materiálů používaných k výrobě.
Služby 3D tisku pro výrobu zdravotnických prostředků jsou vysoce specializované. Účinnost a kvalita zdravotnických prostředků nemá prostor pro nedbalost. Při výběru správného poskytovatele služeb by proto měl být vaším cílem AN-Prototype.
Jsme na AN-Prototyp vždy našim klientům poskytujeme rychlé dodací lhůty, vysoce kvalitní produkty a dostupné náklady. Kontaktujte nás proto ještě dnes pro vaši cenovou nabídku.