借助世界上唯一的全彩色多材料 3D 打印机 扩展医疗领域的创新可能性

2022-09-12

如果询问医学界人士的最高目标是什么,他们很可能会说:改善患者的疗效,同时使医疗保健系统更高效。拥有合适的工具是解决问题并提高效率和生产力的一个关键因素。增材制造(即大家所知的 3D 打印)是其中的一个工具,已经帮助发明家、教育家和研究人员改进他们的设计、制造、教授和研究方式。借助可加快医疗创新、通过患者特异性手术计划模型改善患者疗效并帮助培养新一代医生的工具,同样的技术也惠及了医疗保健服务提供者。虽然没有任何工具是集全部功能于一身的解决方案,但是,3D 打印朝着这一方向迈出了坚实的一步,尤其是在最尖端的设备上。借助几乎不受任何限制的制造自由度,一个系统即可制作新应用的原型、创建用于培训和手术计划的逼真解剖模型、创建定制的研究工具和治具、构建用于临床评估的零件,以及许多其他应用。PolyJet™ 技术是一种增材制造工艺,能够使用多种材料、色彩和颜色纹理来制作部件、原型和模型。一次集中的 3D 打印作业就可以融合所有这些特性,从而可以更快速地制作拥有多种特性的复杂部件。该技术的最新改进产品是 Stratasys J750™ 3D 打印机。这是市场上最先进、功能最全的 3D 打印机,代表 3D 打印解剖模型逼真度方面的突破,能够以全彩和广泛多样的材料特性进行制造。这使得医疗设备制造商能够测试关于病变解剖模型复制品的新创新成果,以快速验证设计。此外,还让接受培训的医生能够在逼真得多的模拟器(准确复制包括根据实际患者模拟的病状的解剖结构)上进行实践。Stratasys J750 不但最大程度地延长了正常运行时间,而且还将一个系统能够处理的工作多样性提高到极致。实际上,这意味着,通过可为多个部门服务的多重打印功能,能够及时交付医疗模型或医疗设备原型,并提高打印机的使用效率。一台 3D 打印机不会解决世界上所有的问题,但是,对于各式各样的创新想法而言,Stratasys J750 是一个令人惊叹的工具,启迪思维的同时,还带来了巨大的业务和研究成果。让我们进一步了解增材制造和 Stratasys J750 如何带来实际的解决方案。Stratasys J750 3D 打印机不仅仅是 PolyJet 3D 打印机系列的最新出品,它是前所未有的全彩多材料系统,可满足需使用逼真解剖模型的生物医学工程师和医学研究人员的需求,使他们无需再面对目前 3D 打印技术制作颜色不一致和纹理不太逼真的困扰。此外,这台打印机面向使用多种技术和复杂工艺的快速原型制作经理,他们寻求更精简、更清洁的方法来严格制作设计师需要的东西。


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医疗使用案例3D 打印时代的到来,为从解剖模型到临床模拟器再到医疗设备的各个医疗使用案例打开了一扇大门。但是,几乎所有技术都存在一些限制,这些限制涉及到材料选项、颜色可用性或表面光洁度。通过刚柔性材料选项的丰富组合、广泛的颜色和精细分辨率阵列,Stratasys J750 改变了这种现状。• 医疗模型 由于使用可复制硬骨和逼真软组织的刚柔性材料的组合,以及在单次打印操作中完成所有过程的能力,Stratasys J750 特别适用于创建逼真的医疗模型。该打印机的高分辨率允许用户创建微小细节和薄壁,以精确呈现血管系统等解剖结构。由于能够打印任何颜色(包括混合过渡和透明度),构建的系统能够产生非常真实的患者特定的解剖模型。• 零件原型 快速原型制作功能使医疗设备制造商能够在最短时间内将新构思从概念阶段投入临床试验产品。对于需要特性与工程塑料类似的原型,Stratasys J750 提供了 Digital ABS™ 等材料。全彩色使设计人员能够创建与其生产型概念模型和原型相似的概念模型和原型,从而减少或消除后期处理步骤。• 研究和制造工具/生产零件 Stratasys J750 采用模拟工程塑料,具有高速打印功能,是医疗实验室和设备制造商生产定制治具和设备的有效工具。高速打印功能意味着可以根据需要快速打印这些工具。此外,Stratasys J750 的 PolyJet 技术精度高,具有多零件打印功能,还可提供小批量生产零件所需的精度和吞吐量。以下信息更深入地介绍 Stratasys J750 的特性和功能,以及它如何适用于多种医疗应用。卓越的零件真实感Stratasys J750 的一个显著特征是逼真的全彩打印能力,这是 3D 打印技术的突破。虽然以 3D 打印多种色彩并不新鲜,但是,以前的产品让用户不得不在色彩范围或零件质量上做出让步。Stratasys J750 的出现改变了这个现状,该打印机能够以 360,000 多种颜色制作光滑的塑料部件。能够获得这样的颜色范围是因为 Stratasys J750 能够以 5 种不同的颜色作业:青色、品红色、黄色、黑色和白色。能够使用 CMYK 色彩处理中的所有原色(包括白色),Stratasys J750 产出的颜色类似全彩 2D文件打印机在白色背景打印的颜色,因此能够获得大范围色谱。此外,还可以实现颜色纹理和渐变。颜色纹理功能意味着可以为零件 3D 打印出各种不同的逼真图案,比如木纹和格子,甚至照片和插图。而渐变则在各种互相混合的颜色之间有一个渐变区。也可以通过不同的材料特性实现这些美感。通过不透明和透明的刚性材料,可创建带有全彩色和彩色纹理的模型。另一个选项是全彩色与柔性材料的组合。从实践上说,这意味着能够制作以多种颜色和渐变表示各种不同的内部解剖结构的刚性医学模型。或者,这可能意味着制作一系列同款部件,每款带不同的特性,比如颜色纹理、柔性和透明度。两种情况都可以在一次打印作业中实现。目前的 3D 打印工艺的一个缺陷是打印出来的表面比较粗糙。相比之下,Stratasys J750 打印非常精细的层厚度,高质量打印模式层薄至 14 微米,不但获得高品质表面,而且可以制作非常细致、精美的模型和部件。如此大的色谱范围,加上做工精细的多材料功能,使 Stratasys J750 能够制作特性繁多的部件。一次打印作业就可以制作外观、质感和功能需要与未来产品相似的原型,而极少甚至无需如上色、打磨或装配等后处理工序。无与伦比的多功能性Stratasys J750 不仅带来难以置信的逼真度,而且还是市面上最多功能的 3D 打印机。多功能性源自其丰富的材料功能,可容纳放入多达六种基本树脂。因为先进的 PolyJet 系统直接在打印托盘上制作复合材料,材料选择数量远远大于实际装入的材料。在 Stratasys J750 中,这六种基本树脂产出数以千计的颜色、透明度和软硬度。在 Stratasys J750 问世前,没有任何 3D 打印机可以实现全彩、光滑表面和多材料。为了实现所有这些品质,必须采用多种 3D 打印技术,而且还需要进行大量后期处理,如打磨、油漆和粘合。使用一个系统服务多种需求,让企业能够:• 减少现场快速原型制作设备及其相关日常开支和故障点• 通过对单一技术的不断熟悉掌握,增强专业知识并最大化用途.

• 保护投资,应对不断变化的业务需求,包括周期性的和不可预测的需求Stratasys J750 的打印尺寸也很大,打印面积为 49 x 39 x 20 毫米(19.3 x 15.35 x 7.9 英寸)。这让您能够制作足够大的部件,或在一次作业中打印多个小部件。对于快速原型制作项目,这种多功能性提供了一个很好的机会,能够满足您业务的各种不同需求,不但避免了更换材料的低效,而且无需投资、操作和维护多种不同的技术。您可以通过一个系统打印逼真的原型、展示模型、数字 ABS 注塑模具、夹具、固定装置、教学和促销展品、生产部件——或以上所有。快速高效的工作流程与易用性打印机易于使用,首先从 GrabCAD Print™ 软件着手,您可以直接导入原生 CAD 文件,而无需花时间将它们转换为 STL 文件。只需完成模型、打开 GrabCAD Print 并拖动文件,然后选择“打印”即可开始打印。在该软件中,您可以在一个窗口中轻松检查打印机的可用性、队列和状态。通过移动应用程序,您可以在移动设备上远程查看打印状态。GrabCAD Print 甚至可修复诸如网格不闭合之类的文件问题,以便用户可以专注于生产效率更高的任务。Stratasys J750 可以安装六种材料的功能大大节省了时间和材料。容量较少的多材料打印机需要更换材料才能打印不同的颜色或材料类型。这不但导致打印机停机时间,而且浪费材料,因为需要清除系统中先前的材料。Stratasys J750 材料容量更大,操作人员可以安装他们经常使用的材料,极大地减少了材料更换的频率甚至无需更换,从而节省了时间和资源。新打印头提高了打印机的速度。Stratasys J750 有三种打印模式:高速、高混合和高质量。高速模式在使用三种材料时的打印速度是 Connex3 打印机的两倍,因此能够以前所未有的速度制作多材料模型。而高混合模式让使用该打印机的全部六种材料成为可能,最大化颜色和材料特性选择。尽管材料数量增加,但高混合模式的打印速度与目前的 Connex3 打印机相同。诸如“数字 ABS”等数字材料的打印速度提高了两倍。因为涉及的材料、化学物和后期处理步骤,有些 3D 打印流程必须以专用设施进行。而 Stratasys J750 3D打印机使用方便的清洁流程,无需处理有害化学物,这对于医院环境是一个特别重要的考虑因素。它与水溶性支撑材料相容,可以在溶液浴中除去。在支撑材料被去除的同时,用户可将重点放在其他工作上,并且使针对精密零件和内部空腔(复杂解剖模型的重要特征)的清洁操作更轻松且更不易出错。高级 3D 打印医疗模型在用于外科手术计划以及教育和培训医疗保健从业人员的医疗模型领域,Biomedical Models, Inc. (BMI)是领先的制造商。由于制造的模型在成本、可用性、严格控制要求和受限病状方面的优势,相比人类尸体,模型更受欢迎。常规模制塑料模型和人体模型是一种选择,但它们无法保持与真实人体组织相同的反应。制造这些模型时,通常需要进行后处理,例如通过上漆添加颜色。在使用 3D 打印技术创建这些模型时也需要折衷考虑,因为该技术的物理特性和色彩能力存在局限性。而 Stratasys J750 3D 打印机提供超过 36 万种可用颜色和多种纹理,可以复制软组织和硬骨,在临床相关培训模拟器中重现人体解剖模型方面,具有无与伦比的能力。BMI 已将 Stratasys J750 用于创建患者解剖模型的外科计划模型,以便医生能够在进入手术室之前熟悉相关手术。BMI 还利用该打印机的功能来创建具有适当颜色的模型,并结合清晰的材料,提供逼真的人体解剖模型透视表示形式,用于指导和技术演示场合。据 BMI 总裁 Crispin Weinberg 介绍,“Stratasys J750 可以经济高效地生成各种正常和异常解剖模型的培训用人体模型,复制逼真的颜色和组织纹理。”3D 打印技术迎来了复杂、逼真、精致的医学解剖模型的新时代,这在以前是不可能实现的。这种逼真度使医生能够在各种各样的异常解剖模型和患者特异性解剖模型上进行练习。有关逼真建模如何帮助推动医疗保健行业发展的另一个例子,请观看此视频,了解生物医学和技术集成中心如何使用 Stratasys J750 创建用于培训医生的患者特定逼真解剖模型。拥有此项功能的 3D 打印机是一种强大的工具,使得针对各种不同挑战的创造性解决方案可以真正影响医疗保健行业。在后续章节中,我们将介绍 3D 打印技术如何帮助开发和交付医疗产品和服务,以及Stratasys J750 如何满足需求。

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