3D打印将拯救巴西国博大火中烧毁的记忆

  新华社7月20日讯 6月上旬的一天,立德动物医院迎来一位不速之客――国家一级野生保护动物丹顶鹤。三周前它因在动物园里“打架”,导致上喙几乎完全断裂,断端感染严重使得上喙彻底坏死。因上喙缺失,丹顶鹤无法自主进食,危及生命。医院护士每天都要花上两三个小时喂食上百条丹顶鹤最爱吃的泥鳅来维持它的生命。
  丹顶鹤是世界濒危野生动物,也是国家一级保护动物,中国境内仅剩1000多只。丹顶鹤的寿命正常可以达到50-60年,而”立立”只有6岁。
  广州立德动物医院吴院长、广州市阳铭新材料科技有限公司总经理陈梓煜、华南理工大学增材制造实验室的宋长辉,一拍即合决定,为它安装一个3D打印的义喙,决定把人类的科技成果运用到救助丹顶鹤上。
  由于在全球,
从来没有为丹顶鹤3D打印制作义喙的相关先例,又因丹顶鹤的喙部,整体形状细长,内部为中空结构,上喙断裂面凹凸不平,可用于固定打钉的位置过少,组织神经器官多而且情况复杂等,导致义喙的制作难度很大。面对困难,他们进行深入沟通研究,方案很快就确定下来:为抢夺时间,取得精准数据,节省成本,先用FDM技术3D打印塑料模具进行试装,待形状确定后,再用钛合金作为义喙材料,用激光烧结设备3D打印义喙。
  受伤的丹顶鹤还有50多年的寿命,塑料材料因其特性,打印义喙无法伴其终生;选用钛合金材料打印义喙,其重量轻、硬度高以及抗腐蚀能力强,是最为合适的材料,但没有准确的数据,直接进行钛合金3D打印,不可能一次就成功,若反复多次,时间与成本,都消耗不起,所以选择FDM与金属烧结相结合。
  最终版本的三维数据被送往华工,利用金属3D打印机制作钛合金假体。几天后,“立立“的钛合金义喙制作成功。
  7月10日,动物医院正式开始了手术。在“立立”接受麻醉,进入昏迷后,医生们按照事先计划好的手术方案,在30分钟内就完成了整个义喙的安装。
  装完钛合金“上喙”后,吴子峻对丹顶鹤的下喙进行打磨,确保“立立”进食时,上下喙能更好合拢。新华网发
  当“立立”慢慢苏醒后,察觉到自己有了一副新的鸟嘴,在大家紧张注视下,它开始追逐水桶里的小鱼,终于逮住了一条。“立立”目前已能自主进食。这时候,所有人都长舒一口气,一个多月的努力终于得到回报。
  这是一次3D打印技术应用于野生动物救助的成功案例,同时,也是3D打印熔融沉积技术与激光烧结技术之间相结合的应用案例。工业级FDM技术的高效、便捷、稳定性,为丹顶鹤义喙模型垫定了精准的基础,节省了大量的时间与成本。而SLM打印技术的坚固、耐用、安全性,为长寿动物—丹顶鹤装上了能伴随它终身的义喙。
  随着国内首例3D打印救助世界濒危野生动物丹顶鹤的公益项目的成功,开启了3D打印在动物救助精准医疗应用的先河,验证了在精准医疗中,FDM与激光烧结两种方法的互补作用不可小觑,为3D打印精准医疗应用解决了时间、精度、成本等难题,拓开了3D打印更多的应用空间。

体外医疗模型和医疗器械的个性化制造

在本期的“一张图”中所展示的义齿工艺流程,是以烤瓷牙金属牙冠的生产为例的。烤瓷牙是牙齿修复时常用的一种义齿修复体。出于对义齿硬度的考虑,大部分烤瓷牙是由金属内冠和外部的烤瓷部分组成的。金属内冠制作的是否精密,将直接关系到烤瓷牙佩戴者的舒适度。

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点评:戒指将是独一无二的,更加个性化,情侣福音。

数字化牙科技术主要分为减材制造(CNC加工技术)和增材制造(3D打印)。本期,小编与网友一起了解一下数字化牙科技术与传统技术相比有哪些优势,CNC加工和金属3D打印技术各有哪些独特之处。

51岁的巴西研究员兼3D设计和印刷专家Jorge
Lopes使用3D技术,复原近年来扫描的约300件馆藏品。

首饰业

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这里是3D打印圈一周大事件

组织工程支架的增材制造

传统加工方式—人工为主导

应用3D打印轮胎模,米其林推出新一代摩托车轮胎

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CNC
机床在加工金属牙冠时,需要使用刀具在一块金属坯件上将金属牙冠铣削出来。一块用于CNC技术切削的金属盘平均价格在1200元左右,可切削30-40个单位,加工时间为5-6个小时,每个单位材料成本约30元。

米其林推出了新一代摩托车轮胎MICHELIN Road
5,这也是米其林推出的首款用金属3D打印轮胎模具制造的摩托车轮胎。根据米其林官方的消息,MICHELIN
Road 5
轮胎在行驶里程超过4800公里之后,仍能保持良好的刹车性能,这意味着轮胎可以被使用到最大磨损水平。

点评:未来是不是可以像换故障设备零件一样来更换病人的器官?

在上图中我们看到的金属牙冠是通过西安铂力特的选择性激光熔化(SLM)金属3D打印设备BLT-S200制造的。基板面积为105mm*105mm,一次可打印110个单位,打印时间为7个小时。一公斤进口粉末的价格在4000元左右,大概能打印600-700个单位,每个单位材料成本仅需5-7元。

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例子:仿生人工肝组织

制造蜡型的蜡在加工过程中容易收缩变形,在接下来的金属内冠铸造工艺中,由于是热加工,金属会产生变形。由于这些因素导致的偏差,将会给佩戴者带来不舒适感。一旦需要返工,则将增加加工成本和患者的椅旁时间。传统的义齿加工过程主要依靠牙科技师个人技能和经验,属于一种劳动密集型工作。

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航空航天

通过传统手工技术制造义齿金属内冠,首先是根据患者的口腔印模灌注出石膏模型,然后用根据石膏模型制作出烤瓷牙的蜡型。接下来进入到金属内冠的失蜡铸造工艺,主要包括铸道安装、包埋、失蜡、铸造四个步骤。最后,经过表面处理、饰面工艺最终完成烤瓷牙的制作。

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CNC加工技术让义齿加工进入到了数字化制造技术阶段。从上图中B图我们可以看到,使用CNC加工技术制造义齿金属冠没有经过人工制造蜡型和失蜡铸造牙冠的过程,取而代之的是数字化口腔模型扫描、计算机辅助设计(CAD)、计算机辅助制造(CAM)和自动化的牙冠切削流程。

voxeljet 为客户开发定制的塑料材料PP(聚丙烯)材料

例子:采用增材制造技术获得的3D打印钛金属或其他贵金属昆虫工艺品,可以用作精美的配饰。

传统的义齿加工离不开牙科技师们制作蜡模和铸造牙冠的手工技能,这样的制作方式导致了居高不下的义齿返工率,不仅降低牙科技工所的工作效率,还降低了患者佩戴义齿的舒适度。相比高度依赖人工的传统义齿加工方式,数字化牙科技术以扫描、软件、自动化加工设备替代了大量手工劳动,推动义齿加工从劳动密集型产业转型升级为科技型产业。

澳大利亚领先的口腔技工所Proslab,实现了钴铬合金可摘局部义齿 (RPD)
的全面数字化制造(3D打印)。

例子:2000年7月,清华大学与北大医院合作完成我国首例采用增材制造技术进行人体器官(半盆骨)修复的真实病例。

CNC 加工—适合多种材料

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例子:钛合金假体定制、人工耳软骨支架等。华中科技大学为一位70多岁的老人定做义齿修复体,与传统制造工艺相比,应用激光选区熔化增材制造的义齿金属基冠全部由设备自动完成,无数熟练技工,为患者治疗节省大量时间

3D打印 的金属牙冠

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点评:女孩子们的福音啊,再也不怕撞衫了丫~

从上图中的C图我们可以看到,金属3D打印技术与CNC
加工技术的牙冠加工流程非常类似。在口腔模型之后,金属牙冠的生产全部是由数字化技术来完成的。那么,两者之间有没有什么不同之处呢?
让我们通过西安铂力特公司的数据和案例了解一下。

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金属3D打印—高材料利用率

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模具

从这个角度来看,金属3D打印技术在牙冠生产成本和效率上的优势更为突出。包括CNC加工技术和3D打印技术在内的数字化牙科技术正成为义齿加工的主流技术。另外值得一提的是,3D打印蜡模或者用于替代蜡模的3D打印树脂模型也被应用在牙冠的铸造中,这些技术也带有数字化的特点。每一种不同的数字化牙科技术各有千秋,未来这些技术是并驾齐驱,还是会出现某种技术独占鳌头的局面,让我们共同来保持关注。

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点评:这是一个科技与文化相互交融的时代,我们可以创造出来这世界本不存在的图形。

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澳大利亚金属增材制造公司Titomic宣布与TAUV达成协议,使用Titomic
的3D打印技术生产钛合金的坚固型士兵无人机(UAVs)。

例子:NIKE公司利用激光选区烧结制造新款足球鞋Vapor Laser
Talon,重量仅为158.8克,减轻了球员的脚步负重,增加了球员的速度。

手工?机床?还是金属3D打印?

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