3D-print tilbyder flere løsninger til udvikling af medicinsk udstyr, efterhånden som feltet udvikler sig med tiden. 3D-print har hjulpet sundhedsindustrien med at bringe vigtige medicinske værktøjer og enheder til markedet til relativt mindre omkostninger og tid.
I denne guide nedenfor vil du lære, hvordan 3D-print har hjulpet den medicinske industri med at udvikle sig, og hvordan det viser sig at være nyttigt i medicinsk prototyping. Så lad os læse nedenfor.
3D-udskrivning, også kendt som additiv fremstilling, hjælper med at fremstille en solid genstand med 3 dimensioner. I denne proces aflejres lag af materialet efter hinanden for at skabe et objekt. Disse lag ses at have et fint skåret tværsnit af den fremstillede genstand.
3D-print er den modsatte proces af subtraktiv fremstilling, hvor materialet skæres. I stedet, i 3D-print, ingen skæring og fræsning forekomme; i stedet tilføjes materialet lag efter lag for at opnå et ønsket objekt.
3D-print tillader skabelsen af former med komplekse teksturer, og sammenlignet med andre metoder er det mere egnet, fordi det bruger mindre materiale.
1.1 Plast 3D-print
3D-print af plast er en af de meget almindelige former for metoder, der bruges til fremstilling af 3D-printede objekter. Denne teknik hjælper med at fremstille produkter inden for det medicinske område, som er enkle og billige. Sådanne dele kan også bearbejdes, men alligevel foretrækkes det at få dem fremstillet gennem 3D-print.
De forskellige plasttyper, der bruges til 3D-print af plast, omfatter ABS, PLA, nylon, TPU, PETG, HIPS, PVA osv. Hver plasttype har sin kvalitet og egenskaber. Nogle er fleksible, nogle modstår slid, og nogle er vandtætte.
3D-print af plast giver mindre nøjagtighed på forbrugerniveau. Imidlertid kan grundlæggende medicinsk udstyr fremstilles gennem denne proces med enkle designs.
Medicinsk udstyr, der udsættes for større belastninger, er normalt ikke valgt at blive fremstillet ved hjælp af denne teknik med 3D-print, fordi hulrummene mellem lagene af plast er ret almindelige i dem.
Men SLS er også en proces med 3D-print, hvor komplekse geometriske enheder kan fremstilles ved hjælp af plast. Denne metode er særdeles velegnet til underskæringer og indvendige teksturer med tyndere vægge. Efterbehandlingen er ru, men laglinjerne er stadig ikke særlig synlige.
Medicinsk udstyr fremstillet under SLS 3D-print inkluderer nylon 11 og 12 og TPU på grund af deres fleksibilitet og slagfasthed.
1.2 Resin 3D-print
Resin 3D-print, også kendt som SLA 3D-print, kan producere de mest nøjagtige dele med høj nøjagtighed og opløsning. Overfladen skabt af harpiks 3D-print er den glatteste sammenlignet med de andre 3D-printtyper.
Derfor er harpiks 3D-printning meget vellykket for de fleste medicinske anordninger, fordi der ikke er plads til medicinsk uagtsomhed med hensyn til nøjagtighed og perfektion.
Medicinsk udstyr, der har brug for stram tolerance og glatte overflader, er normalt lavet med 3D-print. Det er en ideel proces til fremstilling af de funktionelle dele, som kan poleres efter tryk.
Orienteringen af den kemiske binding mellem lagene af de fremstillede dele er meget konsekvent; derfor er styrken af disse enheder også prisværdig. Derfor fremstilles medicinsk inventar og funktionelle prototyper, der bruges i medicin, normalt gennem harpiks.
Medicinske og dentale harpikser bruges typisk til medicinsk udstyr, da disse er biokompatible harpikser og producerer flere dentale og medicinske apparater. De almindeligt fremstillede medicinske apparater er tandproteser, kirurgiske guider og proteser.
1.3 Metal 3D-print
Metal 3D print er også en af de almindelige former for 3D print, som er baseret på forskellige metoder. Metal-FDM-printerne er traditionelle printere, der bruger metalstænger til at udføre print.
På den anden side er SLM og DMLS også to slags 3D-printere, der er de samme som SLS, men de bruger metalkræfter, der er smeltet sammen lag for lag for at skabe den nødvendige medicinske prototype.
SLS- og DMLS 3D-printerne kan skabe meget nøjagtige, styrkeorienterede og endda egnede til komplekse medicinske dele. Derfor er disse meget velegnede til medicinske anvendelser.
Metalpulvere, der anvendes, er titanium, aluminium, rustfrit stål og værktøjsstål på grund af deres holdbarhed, ridsefasthed og andre modstandsegenskaber.
1.4 Farve 3D print
Ved at overveje 3D-farveprint kan flerfarvede dele fremstilles. Denne form for udskrivning udføres gennem colorjet-printere, og objektet fremstilles lag for lag gennem udskrivning.
Flere medicinske anordninger, der er farvet, udsættes også for denne form for udskrivning som en additiv fremstillingsproces; det er meget økonomisk og hjælper med at reducere spild.
2.Fordele ved 3D-print
Der er flere fordele ved 3D-print til enhver applikation, og også i den medicinske industri viser 3D-printteknikkerne sig at være yderst nyttige, og nogle af de almindelige fordele er som følger:
Fleksibilitet i design
3D-print er en af de mest fleksible printteknikker sammenlignet med de traditionelle metoder. 3D-print fører til skabelsen af fleksible designs med flere materialemuligheder. Inden for medicin er der forskellige slags medicinsk udstyr, som hver har sine egne krav, og på grund af denne metodes alsidighed er fremstillingen af disse medicinske enheder lettere.
3D-print er en proces, der kan udføres inden for få timer, så hvis der er brug for noget medicinsk udstyr, kan delen fremstilles med det samme. Bearbejdning tager stadig tid og er dyrt, hvorimod 3D-print er en af de hurtigste metoder.
Hjælper med at undgå overfyldning
3D-print fungerer med metoden til print on demand, det betyder, at der ikke er behov for at stable beholdningen af medicinsk udstyr, og snarere kan du få det fremstillet på ingen tid. Ved at have mindre overdreven lagerbeholdning kan der spares meget plads.
Styrkeorienterede og lette dele
3D-print er kendt for at producere dele af høj kvalitet, der bruges i forskellige applikationer. Det er særdeles velegnet til medicinområdet, fordi det kan hjælpe med at fremstille de fleste medicinske anordninger, der har brug for tilstrækkelig styrke, men alligevel er let i vægt.
3.Overfladebehandling af 3D-printede dele
3D-printede dele efter fremstilling har også brug for en ekstra overfladebehandling for en glattere overflade afhængigt af objektets layout og den slags materiale, det bruges til fremstillingen. Der er forskellige måder, hvorpå overfladebehandlingen af disse dele kan udføres, og nogle af disse er som følger:
slibning
Slibning er en meget populær metode, hvorigennem de 3D-printede dele kan afsluttes. Det er en af de grundlæggende processer, hvor sandpapir gnides mod genstanden i et område, hvor overfladen er ru. Hvis objektet har ufuldkommenheder og skarpe hjørner, kan disse udjævnes.
Slibeteknikken er meget omkostningseffektiv og velegnet til de fleste materialer, og der er flere størrelser, hvori sandpapiret kommer og kan vælges efter objektets størrelse.
Bearbejdning
3D-print kan yderligere udstyres med CNC-bearbejdning. Når objektet først er fremstillet gennem 3D-print, kan det færdiggøres gennem CNC-bearbejdning. For at få en fin overfladefinish kunne bearbejdning og slibning af genstanden udføres.
Denne overfladebehandlingsmetode er ideel til genstande, der har brug for snæver tolerance og kan nå områder, der er dybe og svære at nå til efterbehandlingsformål.
Perle sprængning
En af de populære metoder til overfladebehandling er 3D-print. Denne proces involverer brug af plastik- eller glasperler, og når de rammer den ru overflade, glatter de den ud og udjævner alle ufuldkommenhederne.
Sammenlignet med slibning er perleblæsning en hurtig metode og hjælper derfor med at udglatte de utilgængelige områder.
belægning
Plettering involverer påføring af et tyndt metallag på objektets overflade fremstillet ved 3D-print ved hjælp af et elektrisk kredsløb.
Der er flere fordele ved at vælge denne overfladebehandlingsmetode. Det hjælper med at forbedre genstandens materialeegenskaber, da plastdelene er modtagelige for at gå i stykker, og når de er belagt passende, kan deres holdbarhed og slidstyrke forbedres.
Maleri
Maling er en anden meget ligetil proces, der hjælper med at forbedre genstandenes udseende på ingen tid. Det hjælper med at glatte overfladen og udfylde hullerne, og til en vis grad hjælper det endda med forseglingsprocessen af objektet.
4. Markedet for 3D-print i sundhedssektoren
Markedet for 3D-print i sundhedssektoren vokser konstant. De teknologiske fremskridt har fået den medicinske sektor til at investere i forskning og udvikling. I takt med at patientpuljen vokser, er de biomedicinske applikationer også drivende for markedsvæksten inden for 3D-print.
I år 2020 er værdiansættelsen af markedsstørrelsen af 3D-print i sundhedsvæsenet sektor var $1036.58 millioner. Det forventes dog at nå $5,846.74 i år 2030, hvilket fører til en stigning i CAGR på 20.10 procent fra 2021 til 2030.
5. Materialer til 3D-print Medicinsk prototyping?
Forskellige materialer bruges i 3D-print, når det kommer til medicinsk prototyping, og nogle af disse materialer diskuteres nedenfor:
Polymælkesyre
PLA er en form for plast, der er meget populær med FDM 3D-print. Det er overkommeligt og meget nemt at arbejde med, når det kommer til print og tilbyder biologisk nedbrydelighed. Ved hjælp af PLA- og 3D-printere blev der endda skabt fungerende ventilatorer under COVID-19 for at hjælpe med at behandle patienter af medicinske fagfolk og ingeniører. Det bruges også i mange ortopædiske enheder, såsom plader, fikseringsstifter, skruer og knoglestilladser.
Akrylnitrilbutadienstyren (ABS)
ABS er også en form for plastik, der bruges i 3D-print, og det er et meget let og stærkt materiale, der kan smeltes i flydende form og så viser sig at være et fast stof, når det afkøles. Det bruges i den medicinske sektor til fremstilling af modeller, der bruges til operationer, proteser og ortopædiske korsetter.
Polyetheretherketon
PEEK er en højtydende termostat, der giver modstand mod kemikalier og har sømløse mekaniske egenskaber. Det bruges i mange tilfælde i stedet for metaller og har mange medicinske anvendelser, der består af implantater og tilpasset medicinsk udstyr.
Titanium
Titanium er en almindeligt anvendt slags metal i 3D-print, og når det kommer til den medicinske sektor, bruges det til fremstilling af kirurgiske værktøjer og ledudskiftninger. Mange implantater som hofte, knæ og rygsøjle er fremstillet ved hjælp af titanium i 3D-print på grund af deres fremragende mekaniske egenskaber og biokompatibilitet.
Polyethylenglycol
PEG er en form for plastik, der bruges til 3D-print, og den har biokemiske egenskaber, der gør den velegnet til den medicinske sektor. Det bruges til at skabe brusk-, knogle- og karvæv ved hjælp af 3D-print.
6.Hvordan fungerer 3D-print i medicinsk prototyping?
3D-print fungerer på forskellige måder for udvikling af varieret medicinsk udstyr, når det kommer til medicinsk prototyping, og nogle af disse er diskuteret nedenfor:
6.1 3D-udskrivning af tilpassede implantater
Udskrivning af tilpassede implantater vil omfatte en metode, der følges til processen med 3D-printning, og den omfatter følgende trin:
- Gennem en CT-scanning eller enhver anden billed- og modelleringsmetode skabes 3D-modellen af implantatstedet, så implantatet kan designes derefter.
- Den praktiserende læge designer implantatet digitalt baseret på tilpasningen afhængigt af patientens anatomi, der passer til dem.
- Normalt er biokompatible materialer valgt, når det kommer til at printe et tilpasset implantat; til dette introduceres det valgte materiale i printeren.
- Printeren udskriver objektet lag for lag, og efter implantatet er klar, kan det gennemgå en yderligere proces, der hjælper med at forbedre dets egenskaber, og derefter udføres kvalitetstjek.
- Når implantatet er færdiggjort, finder sterilisering sted, og det implanteres kirurgisk til patienten.
6.2 3D-udskrivning til prototyping af medicinsk udstyr
3D-printning til prototyping af medicinsk udstyr omfatter nedenstående trin:
- Koncepterne blev først skabt ved hjælp af CAD-software til medicinsk udstyr.
- Når koncepterne og designs er klar, udføres 3D-print, som plejer at skabe fysiske prototyper.
- Den medicinske enhedsprototype gennemgår derefter testprocessen, hvor enhedens sikkerhed, ergonomi og funktionalitet testes.
6.3 3D-udskrivning til brugerdefinerede enheder og proteser
For at udføre 3D-print af brugerdefinerede enheder og proteser, følges nedenstående trin:
Først opnås 3D-scanninger, så apparaternes og protesernes anatomi og krav kan forstås og målinger kan vurderes.
Efter at data er indhentet, er disse proteser specialdesignede.
Når designet er klar, bruges de biokompatible materialer, og 3D-printning af disse enheder udføres lag for lag.
De fremstillede enheder udsættes derefter for test, og om nødvendigt foretages ændringer for at sikre perfektion af deres funktion og pasform.
7.Hvordan får man 3D-printtjenester?
Som du har gennemgået artiklen ovenfor, skal du nu være godt klar over alt vedrørende 3D-print på det medicinske område og de relevante materialer, der anvendes til fremstilling.
3D-printtjenester til fremstilling af medicinsk udstyr er højt specialiserede. Effektiviteten og kvaliteten af det medicinske udstyr har ingen plads til uagtsomhed. Derfor, når du vælger den rigtige tjenesteudbyder, bør AN-Prototype være dit bedste sted.
Vi ved AN-prototype altid give vores kunder hurtige ekspeditionstider, produkter af høj kvalitet og overkommelige omkostninger. Så kontakt os i dag for at få dit tilbud.