Stratasys：利用3D打印推动医疗保健行业发展白皮书-材料选择的应用和指导（35页）.pdf

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1、白皮书利用 3D 打印推动医疗保健行业发展材料选择的应用和指导白皮书2摘要3D 打印为医疗行业带来的益处包括提高经济效益和为患者提供更好的临床结果。通过定制医疗解决方案以及用于手术准备和培训的精确解剖模型，该技术提供了加速医疗设备原型制作和开发以及改善患者护理的机会。鉴于 3D 打印极具优势，医学界有责任思考如何利用该技术改进其提供的流程、产品和服务。然而，每种应用对材料的要求各不相同，可能包括生物相容性和灭菌。本白皮书阐述了使用 Stratasys FDM 和 PolyJet 技术在医疗行业中的 3D 打印应用，并提供了适当材料选择的规范。利用 3D 打印推动医疗保健行业发展白皮书33D 打

2、印简介3D 打印（也称为增材制造）是从数字模型中创建 3D 对象。3D 打印机使用软件将模型“切割”成薄层，并利用收集的信息在需要创建对象的地方逐层沉积材料。由于这是一项增材工艺，因此可将材料用量最小化，并轻松创建传统制造方法难以或无法创建的复杂形状。FDM 和 PolyJet 是两种主流的 Stratasys 3D 打印方法。虽然两者都运用了分层材料沉积的概念，但每种技术在使用的材料和提供最佳服务的应用方面截然不同。FDM 工艺FDM 工艺使用两种类型的材料：一种用于制造零件，另一种用于在构建过程中支撑零件。这两种材料（作为固态细丝送入 3D 打印机的热塑塑料）经加热成为准液态，由挤压头挤出

3、，沉积在精细的层中，可根据设计要求在零件材料和支撑材料之间不断变换。打印头在 X-Y 坐标系中移动。完成一层后，建模基底将沿 Z 轴下降以进行下一层制造。模型及其支撑材料以这种方式自下而上构建。在构建模型时，支撑材料会撑起悬垂结构，以实现复杂设计，包括嵌套结构和活动零件装配。打印作业完成后，操作员可以用手（剥离支撑材料）或液体溶液（可溶性支撑材料）移除支撑材料，然后模型即可投入使用或进行后处理。可溶性支撑材料可自动移利用 3D 打印推动医疗保健行业发展图 1-FDM 挤出打印丝工艺。图 2-仍与支撑材料（棕色）相连的玩具拖拉机模型（白色）。除，从而节省人力。然而，剥离支撑材料的移除通常更快。适

4、当的支撑材料选择取决于对象的几何形状、模型材料和所使用 3D 打印机的类型。白皮书4PolyJet 工艺PolyJet 技术与 FDM 的不同之处在于它使用的是光敏树脂而不是热塑性打印丝。光敏树脂是一种液态塑料，暴露在紫外线下就会固化。PolyJet 3D 打印机通过在 16 到 32 微米的连续层中沉积极为精细的光敏树脂（也叫基本树脂）液滴来构建零件。与 FDM 一样，此种 3D 打印机的软件也使用 CAD 模型作为源，以确定分配树脂的适当位置。每创建一层，紫外线就会在零件上方来回照射，以固化材料。PolyJet 技术可通过同时喷射两种或多种精心选定的基本树脂组合来实现多种多样的材料性能。这

5、使得零件具备多种特性，从刚性到柔性，从透明到不透明，包括多种颜色，都可在一次打印中实现。PolyJet 技术可在 16 微米的精细层中打印。这意味着零件表面极为光滑，并可包含精致细节。如同 FDM，PolyJet 在需要支撑悬垂部分或在曲面间创建空间的位置使用支撑材料。使用的支撑材料有两种：一种是可用水枪移除的凝胶状物质，另一种是可在浸浴槽中溶解的可溶性支撑材料。利用 3D 打印推动医疗保健行业发展图 3-PolyJet 工艺涉及光敏树脂和支撑材料组合的沉积。白皮书53D 打印在医学界的应用增材制造在医学界的应用十分广泛。该技术能以快速且具有成本效益的方式开发新的医疗设备以及定制的最终使用产品

6、，从而提高患者护理的完成度和效果。从医疗设备制造商到患者，这些经济和基于结果的益处横跨整个医学界。快速原型制作和产品开发3D 打印工艺的一个显著特征是能快速创建新产品并加快开发周期。该工艺通过在适当情况下取代耗时且昂贵的传统制造方法来实现这一点。这赋予了设计师和工程师快速创建和迭代设计的工具，利用逼真原型实现更有效地沟通，最终缩短上市时间。使用高性能材料的功能原型允许设计师在设计过程早期的验证和在确认方案中测试设计。尽早获得反馈有助于设计师确定需要改进的领域，从而使医疗设备可以更好地为积极成果作出贡献。Biorep 是一家致力于探索糖尿病治愈方法的医疗设备制造商，该制造商利用 3D 打印技术进