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3D打印新玩法:每台3D打印机本质上都成为一个小型个性化部件工厂

陈欣 2017-01-14 08:00

从产品设计到产品生产,3D打印正开始进入各行各业的制造过程。从航空、工程、汽车到医疗保健等领域,许多公司都认识到3D打印带来的机遇,即它可以为人们提供一个“与众不同”的机会。


它使我们能够深刻地重新思考人们创造和制造产品的方式,以及从根本上重新评估供应链的设计。除了在制造业中的巨大影响,3D打印还是在不久的将来影响物流行业的主要破坏性趋势之一。这是由于3D打印拥有即时生产和分销模型的巨大潜力,能使公司和消费者都能在单个打印机上打印复杂的对象。


敦豪航空货运公司 (DHL)是全球著名的邮递和物流集团,该集团深刻认识到了3D打印对未来制造业和物流业的影响,于2016年年末推出了一份介绍3D打印的报告。动脉网(微信:vcbeat)为您节选了报告中关于医疗3D打印的部分,让我们一起来回顾医疗3D打印目前的应用情况以及未来的发展趋势。


专业3D打印为用户定制医疗服务


3D打印也称 “增材制造”,随着新的技术突破和应用程序的发布,它已经获得越来越多的主流行业的关注。除了能改变某些产品的制造方式,3D打印还对医疗设备的生产和整个医疗供应链十分有利。物流公司DHL的2016年趋势报告中指出,3D打印不但可以显着降低产品制造的复杂性,还拥有许多优于传统生产技术的优势。


3D打印机从数字文件获得打印信息,继而连续地注入塑料和金属等材料,以其来构建三维的固体物体。因此,仅仅利用一台单独的3D打印机就能够制造出各种产品,从而减少了生产链中的步骤数量,使得制造公司能够显著节省物流和生产成本。因此,应用3D打印技术的公司可以通过减少生产浪费和改进可持续业务发展,来实现额外的成本节省。


在医疗保健领域,3D打印已经有了各种有意义的应用,例如在假体植入物和四肢的生产以及假牙中。由于目前的医疗行业正积极推进医护服务的个性化,报告估计,到2019年,3D打印将被视为医疗保健中的关键工具,应用于超过35%的需要在身体内和身体周围放置假体和植入设备的外科手术中;而届时,发达国家中10%的人身体上或身体里都能找到至少一件3D打印品


麦肯锡全球研究所的研究者们估计,到2025年,3D打印可能产生影响的市场价值每年高达5,500亿美元。然而,DHL并不认为这项技术将完全取代目前大规模生产的做法,而是将作为它的一个补充。


3D打印正被广泛用于专业的个性化医疗保健领域,以改善患者体验和医疗服务质量。临时假肢便是先进3D打印设备的其中一种用法。除此之外,从整形外科到修复牙科等子领域,新的生产工艺都正带动着巨大变化。在牙齿矫正术,特别是义齿方面,类似的做法正越来越为人们所接受。牙科工作者用激光扫描仪创建患者牙齿的3D模型,再通过计算得出诸如牙冠等替换物品的适当模型。


NextDent就是这样的一家3D打印公司。它是荷兰牙科修复和植入物制造商Vertex Dental的子公司,主要生产个性化牙冠产品。其制造流程主要是在对牙齿进行3D扫描后,再用树脂材料进行3D打印。采用的材料都具有生物相容性,可应用的范围十分广泛。此外,公司还提供了各种不同颜色的材料,如何选择则取决于每一次的使用。


另一个优势是,平台上的树脂储存盘很容易变换,这意味着可以带来时间的节省和工作的灵活。因此,应用3D打印技术的NextDent能够确保产品精确的美学性和对患者的功能适用性。另一个例子则是英国的工程公司雷尼绍,它运营有3台3D打印机,每台机器能在同一个批次烧结200颗钴铬合金的个性化牙冠和牙桥,与传统陶瓷类产品相比更快、更便宜。来自欧洲各地的牙科实验室均可从雷尼绍的工厂订购这类产品。


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个性化牙冠在今天已经成为了可能 图片来源:NextDent

在矫正鞋垫方面,美国初创公司SOLS正通过两种商业模式提供自己的矫形鞋底产品:顾客可以自我扫描或通过骨科医生扫描他们的脚,然后将扫描件提交给他们,SOLS再将完成的3D打印鞋底直接发送给顾客。此外,像Feetz和3DShoes.com这样的公司目前也提供个性化的运动鞋:客户使用智能手机摄像头扫描他们的脚,并选择他们想要的鞋子设计、颜色和材料。将这些信息发送给公司后,顾客仅仅在三天后就能收到一双定制的鞋子,价格在50美元到180美元之间。运动服装巨头阿迪达斯和耐克也紧随潮流,开始在他们的商店测试类似的服务。

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3D打印的鞋底 图片来源:SOLS

来自美国的Robohand公司是通过3D打印进行创新个性化医疗的另一个例子。该公司生产一种可以适应不同手尺寸的卡扣式假手。产品的设计可以在互联网上免费获得,生产一个Robohand的总成本低于100美元。虽然这种假体可能缺乏医疗完整性,但是其打印方便,获得容易,可以用作临时支撑件,直到患者得到更精致的假体。


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Robohand出品的卡扣式假手;图片来源:Rasterweb

外科医生也已经开始测试身体内各种3D打印组件的使用。泰国曼谷的外科医生最近便成功地在一名女性患者的手中植入了钛植入物:这件由朱拉隆功大学的工程师利用3D打印制造的骨假体成功替换了患者已严重损伤的拇指骨。


以上这些利用3D打印进行个性化医疗设备生产的例子,还仅仅是3D打印在医疗中应用的有趣实例中的一小部分。随着时间的推移,医疗3D打印的应用还将越来越广泛。


3D打印对未来医疗设备发展和供应链的影响

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3D打印可以实现高水平的定制


高水平的定制产品是3D打印的一项与生俱来的优势。当客户需要高水平的定制产品时,3D打印可以成为制造商的竞争优势的来源;在这一竞争环境下,各家公司也会受到激励,创建出可快速交付使用的定制零件。


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从牙冠到假肢,3D打印达到一个新的高度;图片来源:Lumecluster


因此,制造公司可以与诸如DHL这样的物流供应商合作,创建一个3D打印机网络,使得每台3D打印机本质上都成为一个小型的工厂。这些打印机可以被放置于区域仓库或本地配送中心,并可以贴有OEM标签。


医疗行业是能够利用上述概念的重点行业。目前,医疗行业已经在许多不同领域使用3D打印技术,并使之达到了与传统制造方法相当的质量标准。无论是小型的医疗实践组织还是大型综合医院,各种医疗机构都可以与医疗公司和物流供应商合作,创建端到端的3D打印服务,通过规模经营降低成本和复杂性


例如,在与医疗公司和物流供应商合作后,医院再不用每天周旋于多个供应商和各种产品交付之间,由物流供应商操作的3D打印仓库便可以实现材料的采购以及个性化部件的制造(例如个性化修复、定制膝关节置换材料等)。物流供应商还可以确保在需要时快速、安全地将每个零件运送到正确的地点。


另一个未来愿景则是关于个性化部件的制造。在未来,各种部件的制造将不再固定在同一位置,如仓库等地,而是在移动的车辆中。这可以额外减少交货的时间。例如,在线零售商巨头亚马逊已经为装有3D打印机的卡车提交了专利,专利内容是能在通往客户目的地的途中进行产品的制造。在规模上,这可以使公司生产最为接近客户需求的部件,从而大大减少个性化部件交付给客户的交货时间。


注:文中出现的采访数据,均由受访者提供并确认。如果您有资源对接,联系报道项目,寻求合作等需求请填写 需求表

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