3D 打印（又名增材制造）現(xiàn)在被用于廣泛的工業(yè)和消費(fèi)領(lǐng)域的許多應(yīng)用。3D打印已經(jīng)從一種可以打印塑料小飾品的小新技術(shù)發(fā)展成為當(dāng)今最通用的制造方法之一。雖然技術(shù)含量較低的應(yīng)用仍然被人們用于小型打印機(jī)，但大規(guī)模塑料打印和金屬 3D 打印在商業(yè)層面的發(fā)展意味著 3D 打印部件現(xiàn)在已進(jìn)入一系列高科技領(lǐng)域，包括噴氣式飛機(jī)引擎。

但是醫(yī)療行業(yè)呢？醫(yī)療行業(yè)受到高度監(jiān)管。零部件和設(shè)備需要符合醫(yī)療標(biāo)準(zhǔn)。此外，許多工藝、材料和產(chǎn)品在用于臨床環(huán)境之前必須經(jīng)過認(rèn)證。盡管醫(yī)療部件的 3D 打印是一個(gè)相對(duì)較新的發(fā)展，但通過 3D 打印創(chuàng)建的許多醫(yī)療設(shè)備已成功用于臨床環(huán)境中的個(gè)性化醫(yī)療程序，其中必須定制特定部件或設(shè)備以適合患者。

選擇 3D 醫(yī)療打印方法

有幾種 3D 打印方法可用，它們因打印的醫(yī)療設(shè)備類型和使用的材料而異。一些 3D 打印方法專門用于打印聚合物部件，而其他方法則專門用于打印金屬部件，而有些方法能夠打印這兩種材料。根據(jù)需要打印的內(nèi)容，所有方法都有其獨(dú)特的優(yōu)勢(shì)和挑戰(zhàn)。

有時(shí)，材料和工藝的成本會(huì)推動(dòng)選擇。其他時(shí)候，它是由使用特定材料創(chuàng)建特定幾何形狀或打印特征的能力驅(qū)動(dòng)的。不過，有時(shí)它是由打印部件本身的最終性能以及哪種方法將提供最佳性能和表面光潔度驅(qū)動(dòng)的。每種方法都有使醫(yī)療專業(yè)人員能夠?qū)崿F(xiàn)這些因素中的一個(gè)或多個(gè)的優(yōu)點(diǎn)。

根據(jù)所需的設(shè)備、使用的機(jī)器和原材料，挑戰(zhàn)可能包括成本、粗糙的表面、較差的機(jī)械性能（例如，如果使用錯(cuò)誤的技術(shù)，則孔隙率和不良的微觀結(jié)構(gòu)）或低產(chǎn)量。然而，由于有多種專門技術(shù)，因此可以通過選擇提供最佳優(yōu)勢(shì)和以最少的權(quán)衡完成的方法來避免許多這些因素。

那么，使用了哪些方法呢？雖然有一些較少使用的方法——如立體光刻和熔絲制造 (FFF)——三種常用方法——但預(yù)計(jì)具有最大商業(yè)發(fā)展和實(shí)際用例的方法是：

激光粉末床融合 (LPBF)

粘合劑射流

電子束熔煉 (EBM)

LPBF是一種基于激光的工藝，通常用于聚合物，但它開始用于金屬和金屬合金，也可用于陶瓷材料。

粘合劑噴射是一種加熱噴嘴工藝，適用于聚合物。該工藝最近已擴(kuò)展到金屬和陶瓷，雖然它在所有方法中的產(chǎn)量最高，但成品零件的性能和質(zhì)量有時(shí)不如其他方法高。因此，粘合劑噴射的使用通常歸結(jié)為預(yù)期醫(yī)療設(shè)備的成本與性能，以及額外的表面處理和/或性能是否會(huì)對(duì)設(shè)備的成本有利。

EBM使用電子束將粉末熔化并融合成零件。它通常與金屬一起使用，因?yàn)樗峁┝怂屑夹g(shù)中最好的表面處理和材料特性。因此，EBM 通常是金屬和金屬合金的首選技術(shù)，尤其是高溫合金，盡管其他方法也適用于金屬。金屬合金醫(yī)療設(shè)備通常是為長(zhǎng)期使用和耐磨而制造的，因此通常為性能而建造是這些醫(yī)療設(shè)備超過成本的驅(qū)動(dòng)因素。

結(jié)論

3D 打印正在許多工業(yè)和消費(fèi)領(lǐng)域掀起波瀾，并開始在醫(yī)療設(shè)備領(lǐng)域獲得關(guān)注?，F(xiàn)在可以使用多種 3D 打印方法來創(chuàng)建根據(jù)患者特定需求定制的聚合物、陶瓷和金屬醫(yī)療設(shè)備。一些被認(rèn)為非常適合醫(yī)療設(shè)備的 3D 打印方法包括 LPBF、粘合劑噴射和 EBM。由于每種方法都有優(yōu)勢(shì)和挑戰(zhàn)，醫(yī)療專業(yè)人員在使用 3D 打印為患者定制醫(yī)療設(shè)備時(shí)通常會(huì)權(quán)衡幾個(gè)因素，例如：

滿足患者醫(yī)療需求所需的特性和表面光潔度

3D 打印方法使用給定材料創(chuàng)建獨(dú)特幾何形狀或特征的能力

生產(chǎn)設(shè)備的總成本

審核編輯黃昊宇