Чи стане тривимірний друк новим проривом в ортопедії

Джон Бекетт, технічний директор компанії Europac 3D, одного з провідних постачальників обладнання та технологій для тривимірного друку, розповідає, як вони допомагають своїм клієнтам використовувати 3D-друк та передові виробничі технології для прискорення процесу проектування інноваційних розробок, забезпечуючи революційним медичним пристроям більш швидкий вихід на ринок.

В останні роки виробники медичної техніки все частіше укладають партнерські угоди з компаніями, що надають послуги у сфері 3D-друку, для створення нового покоління медичних пристроїв та технологій. Британська компанія Crispin Orthotics спеціалізується на виробництві та технічному обслуговуванні ортезів, особливих пристроїв, призначених для розвантаження, фіксації, активізації та корекції функцій пошкодженого суглоба або кінцівки. Вона шукала нові рішення в галузі тривимірного друку та програмне забезпечення для комп'ютерного конструювання, які могли б задовольнити зростаючі потреби в ортезах, знизивши при цьому вартість друку та збільшивши швидкість виробництва деталей.

Увагу компанії привернула модель 3D-принтера Multi Jet Fusion відомого виробника HP, яка, як було доведено, має майже в десять разів більшу швидкість друку і при цьому дозволяє вдвічі зменшити вартість деталі в порівнянні з раніше використовуваною технологією SLS, заснованою на послідовному спікання порошкових матеріалів. Збільшення швидкості та зниження витрат, забезпечувані новими машинами HP, означають, що тепер сотні індивідуально спроектованих ортезів можуть бути надруковані всього за день в рамках одного 12-годинного процесу зборки.

Компанія хотіла впевнитися, що виготовлені таким чином деталі будуть міцними та довговічними, і в той же час достатньо гнучкими, щоб витримувати навантаження під час руху. Щоб протестувати можливості принтера Multi Jet Fusion, компанія розробила кілька деталей.

Їм вдалося провести серію випробувань на міцність та ударне навантаження, які пройшли успішно. Але що особливо вражає в технології HP Multi Jet Fusion, це те, що виготовлені з її допомогою деталі мали однакову міцність по всім трьом осям зборки, а це означає, що орієнтація зборки не вплинула на міцність та якість деталей. 3D-принтер використовувався разом з програмним забезпеченням Siemens NX з можливістю топологічної оптимізації, що дозволило технікам не тільки зменшити вагу конструкції, але й посилити її ключові області.

Технологія також дозволяє розмістити одразу кілька ідеально підходящих один до одного деталей у лотку принтера, скорочуючи таким чином кількість прогонів друку, що, в свою чергу, забезпечує збільшення швидкості виробництва та зниження витрат на нього. Деталі можна щільно розміщувати на відстані до 2 мм одна від одної і навіть укладати одну поверх іншої, досягаючи максимальної висоти в 380 мм. Це означає, що для створення таких складних форм немає необхідності використовувати допоміжну несучу конструкцію, оскільки деталі природним чином підтримуються порошкоподібною формою вихідних матеріалів у лотку, дозволяючи укладати їх одна на одну.

Щоб продовжити випробування цих технологій, Crispin Orthotics вирішила використовувати принтер HP Multi Jet Fusion та програмне забезпечення Siemens NX для реалізації нового ортопедичного проекту. Нові технології дозволили компанії розробити ортопедичний пристрій для руки зі вбудованим кріпленням в районі ліктя та накладкою на кисть. Єдина деталь нового пристрою, надрукована на 3D-принтері, була виготовлена з стійкого поліаміду, що дозволило зробити його легшим та міцнішим.

За словами директора компанії Crispin Orthotics Марка Тэкстера, технології 3D-сканування та друку дозволили значно підвищити швидкість виробництва та якість деталей, які вони виготовляють для своїх клієнтів. «Зараз у нас є можливість створювати легкі, міцні та неймовірно точні персоналізовані ортопедичні пристрої, що, безумовно, вигідно клієнту. Бізнес також виграє від швидкості виготовлення тривимірних друкованих деталей та скорочення витрат приблизно на 40% завдяки спрощенню виробничого процесу», – говорить він.

Тэкстер також зазначає, що використання 3D-сканування та друку дає велику свободу в дизайні пристроїв, особливо тих, що мають складну геометрію: «Маючи можливість змінювати товщину пристрою в певних місцях, ми можемо виготовляти ортопедичні пристрої, які неможливо виготовити жодним із існуючих сьогодні способів».

Нові технології, якісний 3D-дизайн та друк потенційно можуть значно прискорити виробництво різних медичних пристроїв, при цьому суттєво знизивши його вартість.