3D打印:拓展人类制造的边界

作者:钱丽娜 | 发表时间:2017-12-07 16:01:31 0 条评论

在美国佛罗里达州迈阿密 Nicklaus 儿童医院,年幼的Mia长期承受着呼吸不畅的折磨。她是一个心脏罕见疾病患者,双层脉弓纠缠在一起,血管环缠绕在气管和食道的四周,抑制空气流动,并导致咳嗽和呼吸道反复感染。

Nicklaus 儿童医院参照 Mia 的 CT 扫描图,制作了3D 打印心脏模型。有了这个模型,儿童心血管外科主任 Redmond Burke医生和他的团队便能确定脉弓需要分离的部位,以达到最佳的治疗效果。

借助于Stratasys 3D打印解决方案,那些扭曲的血管可以采用不同的颜色分层打印出来,借助热成像技术最大程度地还原细节。

短短两个月,Mia 就从手术中恢复过来,回归正常生活,告别了四年因误诊而经历的痛苦生活。

对于外科医生而言,一个精确的 3D 模型比单纯的先进成像技术更有价值。

Stratasys公司是FDM打印技术发明者和全球最大的工业/专业级3D打印机公司,其亚太及日本地区总裁Omer Krieger向《商学院》记者分享这些案例时解释说,3D打印在医疗模型领域大有可为。每个人的病灶都不一样,用CT扫描病灶部位后,再用不同的色彩,硬性或软性的材料把相关部位打印出来,将方便外科手术医生进行手术规划。

早在2012年英国《经济学人》杂志发表专题文章,称3D打印 (增材制造) 将是第三次工业革命。如今产业界更多地思考如何将3D打印发挥出其独特的功效,而不仅仅是概念的炒作。

3D打印,想说爱你不容易

从1983年第一台3D打印机问世以来,行业发展到今天,3D打印技术的价值和对传统制造的破坏性影响还没有发挥到极致。根据咨询公司安永的调研,只有4%的公司在战略层面运用到了3D打印的技术,还有76%的企业对此没有经验。但是根据全球知名研究和咨询公司Gartner发布的2017年3D打印行业的预测报告,到2020年,10%的工业运营商会将机器人、3D打印技术整合到制造业流程中;在医疗领域,30%的内部医疗植入物和设备将是3D打印的;此外,产品生产时间将因3D打印减少25%,全球75%的制造业务将整合3D打印工具、夹具用于生产成品。

与大规模工业制造需要开模相比,3D打印技术的好处很明显,能迅速将设计创意转变为实物,尤其擅长复杂结构的制作,便于设计师和用户进行早期设计验证,帮助缩短研发周期,制作过程不用考虑生产工艺,可以直接从计算机图形数据中生成任何形状的物体等等。

Omer Krieger说,“此前3D打印多是在第一阶段原型阶段使用,现在逐步进入工具制作的阶段,我们要达成的是第三阶段的目标,即实现直接数字制造(DDM),即用3D打印直接走向生产制造,做出最终使用的零件。”

原材料的制约

直接数字制造是根据 3D CAD 数据进行 3D 打印,直接制造最终产品的制作流程,包括制造产品原型、生产工具或最终零部件等。这种“智能制造”的方式能显著缩短交付时间和生产成本,并具有小批量生产优势,帮助企业快速响应客户需求及市场变化。

医疗和航空航天领域恰好是对打印材料和技术要求极高,又需要采用个性化定制的领域,而在汽车和电子电气行业, 3D 打印技术已经开始用于超小规模量产和备件生产。“这是生产制造概念的革新,增材制造不会替代传统制造业,反而是在全新的领域进行开拓。”Omer Krieger说。

但是要实现这一目标却对打印材料提出了极高的要求,不仅要满足强度等功能要求,还要满足对表面光滑程度、美观度的要求。为此,化工业巨头巴斯夫于2017年9月1日成立新公司——巴斯夫 3D 打印解决方案有限公司,主要致力于建立和拓展3D打印材料、系统解决方案、组件和服务等业务。

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