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分析3D打印在微型医疗设备上的典型应用

2017-02-14 10:02
九一隐士
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Potomac Photonics是位于马里兰州巴尔的摩市的一家合同制造商,经常会遇到3D打印现存的共同挑战:像构建方向、分辨率和表面光洁度等等,但在Potomac的案例中,突破这些挑战显得尤为重要。

这家公司以精密加工著称,并能小规模地进行机器加工、激光切割和3D打印。微加工技术结合双材料SLA 3D打印使这家公司能够创建大量的医疗器械和设备组件,不仅是原型还有最终产品。

3D打印在这部分的工作Potomac主要依赖于一台3D Systems公司的Projet 3500打印机,这台机器的打印层厚小至16微米(如需更小的尺寸特质则是通过微加工打印部件),这台SLA打印机可以使用两种材料,在打印蜡支撑和孔洞的同时打印聚合物,打印结束后,支撑非常容易去除,下图是该公司在医疗中的两个应用案例。

这个3D打印的微流控模具原型是为生长的癌症细胞提供培养微室,使用了Projet 3500

第一个案例是为“纪念斯隆凯特琳癌症中心”制作的微流体模具,用于制造聚二甲基硅氧烷(PDMS)的微室,在可控的环境中培养癌细胞,这个培养微室常用于生物学和生物医学应用程序,用传统加工手段制造模具不可避免地产生高昂的成本,使用3D打印制造这些丙烯酸原型,Potomac可以减少成本,并缩短交货时间。

图中的元件是中耳的镫骨假体的一个部分,从这些元件的质量来看,直接3D打印假体也许同样很不错

第二个案例是一组用于治疗耳硬化症的植入物组件,耳硬化症是一种不正常中耳内镫骨硬化,镫骨负责移动内耳液,如果镫骨硬化,震动受限,听力就会丧失。

这些部件是为波兰华沙技术大学的微观力学与光子学研究所制造,通过这些原型,证实了这些器件结构可以被植入一个颞骨中,在Potomac之前,这个机构曾试图寻找另外的3D打印方法,但是做不到这么小、这么精确的几何图形,以及这次验证所需的紧密度公差。而Potomac却能很经济地、小批量地3D打印出来。

在这两个案例中,蜡支撑都已被去除,也没有任何额外的后处理,要达到这一的效果,需要结合设备、反复试验和试错以及掌握专业的知识,打印机的分辨率做出了很大的贡献,但是激光功率和定向等其他因素也发挥了一定的作用。

即使拥有过去的经验和前期的工作,但是“有时候我们触及了3D打印能做的极限,”Adelstein表示,在这些案例中Potomac其实借助了微加工技术,比方说用3D打印实现尽可能的近净成形,然后用激光实现最小的特征。

Potomac Photonics成立于1982年,位于Bwtech@UMBC技术研究园,属于马里兰大学的大学研究园区,公司开展一些商业以及正度机构的医疗设备制造、生物技术和电子产品制造的合作项目,使用技术涵盖从激光微加工到热压花,微加工的材料保留聚合物、金属、陶瓷和玻璃,按照所需功能,加工的产品尺寸小达1微米,该公司总裁兼CEO  Mike Adelstein表示在某些案例中甚至更小。

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