塑料如何提高医疗设备的3D印刷

于2017年7月31日发布

塑料,尤其是光聚合物的广泛使用可以明显解锁医疗器械的3D印刷的应用方面的巨大潜力。

近年来,3D印刷技术在医疗和医疗保健行业中获得了现象牵引力。医疗行业正在看到3D打印的蘑菇应用,如组织和器官制作,创建定制的假肢,植入物和解剖模型,个性化药物,医疗设备和工具。

传统上,医疗器械市场的研发始终高度依赖于各国实施以保护最终用户/患者健康的严格规定。制造商已经产生了显着的开发成本来测试和生产符合此类不断变化的法规的医疗设备。通过3D打印技术,尽管严格的法规,但仍然可以根据患者的解剖学快速提供定制的医疗产品,这是严格的法规,这很难提前实施。

Factors fuelling the significant growth in 3D printed medical devices market can be segregated into two broad categories i.e. economic (cost effectiveness, customizable manufacturing and accelerating development of clinical trial-ready devices) and lifestyle related (rise in vascular, osteoarthritis diseases and geriatric population in the developed world).

全球3D印刷医疗器械市场预计将于2026年的价值14亿美元,享有2016 - 2016 - 2016年期间增长17.7%。在市场分割方面,“塑料”是3D印刷医疗设备的最常用材料,占72%的份额(2016年)。与此同时,北美的区域采用和需求在3D印刷医疗设备中具有很高的利润,尤其是美国,占2016年的45%股票),但这种差价预计将随着所在地区的需求口袋而变化作为欧洲(德国,英国,法国)和APAC(日本,中国),由建设性的政府倡议和财务支持通过进一步发展医疗设备申请3D打印技术


塑料规则

广泛地,主要是用于制造的3D印刷技术医疗设备(如骨科,牙科和内部和外部假肢)是立体光刻(SLA),选择层烧结(SLS),数字光处理(DLP),融合沉积建模(FDM),多胶/喷墨3D打印,以及电子束熔化(EBM)。

虽然钛,尼龙,陶瓷和金属是各种3D印刷技术的常用材料,塑料恰好是使用3D印刷生产医疗器械的最广泛使用的饲料材料。用于医疗设备中的塑料占2016年全球3D印刷医疗器械市场的72%的市场份额。预计塑料材料部门预计将达到2026年的价值为984.7百万美元,从2016年 - 2026年注册了17.2%的复合金。

热塑性塑料和光聚合物是用于3D印刷医疗器械的两种类型的塑料。

  • 热塑性塑料:简单地说,热塑性塑料是当它们加热时软化并凝固时软化的聚合物。
  • 光聚合物:光聚合物对光敏感,因为当暴露于光线时,这些聚合物改变了它们的物理性质。这种光聚合物的最常见的实例是典型的液体塑料树脂,当暴露于诸如激光器,灯,投影仪或发光二极管(LED)的光源时硬化。光引发剂,当暴露于光线时,将光能转化为化学能,产生低聚物或通常称为粘合剂,以及单体混合物以产生三维聚合物网络。

这是两种聚合物之间的比较的快速快照:

参数
热塑性塑料
光聚合物

美学

在设备上产生层线,但这些线通常不会影响设备的强度或功能

实现的美学是高质量的

设备尺寸

大型部件可以在不同的工作站上单独制造,可以合并,以提供足够的强度和功能,以表现为单个单元。

光聚合物适用于高分辨率,超细零件。

颜色

通常,使用PLA或ABS或尼龙或各种颜色可用的PLA混合物。

光聚合物树脂是专有的,不能在不同制造的打印机之间交换。颜色的选择是有限的。

精确和光滑

随着层之间的粘合力较低,上层的重量在下层上的重量下降,精度和表面光洁度低。

在印刷过程中施加到模型时,实现光滑的表面光洁度。

3D打印后粘附/去除

可以轻松删除印刷对象。

难以去除印刷对象。然而,很少有公司研究使用氧气以在印刷型号上创建死区(防止在表面上的树脂硬化。)

后期处理

需要拆下支持多余的塑料。需要砂光来使表面光滑

在橡胶手套的帮助下,粘性树脂中必须在异丙醇浴中除去

成本

更便宜

肋骨

其中,光聚合物在热塑性塑料提供了更多的益处,因此代表了3D印刷材料市场中最大的市场段。


光聚合物越来越多

光聚合物对热聚合物/热塑性聚合物的性质和优点相对于其合成期间使用的每种聚合物的性质而变化。热塑性聚合物具有低杨氏模量,表面光滑和低热电阻。相反,根据单体的摩尔质量,光聚合物将具有改善的热阻,改善弹性,更高的冲击强度,生物相容性和更好的表面光洁度。

通常,鉴定了环氧树脂,氧杂环丁烷和丙烯酸酯树脂是常用的光聚合物,其中丙烯酸酯树脂在环氧树脂上优选用于3D毒性装置的3D印刷,因为细胞毒性和低固化时间。

最近的研究光聚合物:

以下是最近研究过的某些类型的光聚合物:

  • Ceramax:它是一种陶瓷增强复合材料,具有良好的温度,化学,湿气和耐磨性,可作为其由于其高速和低制造成本而用作金属的替代品。
  • 充满陶瓷材料的光聚合物:材料由光固化有机部分(粘合剂)和无机填料组成。当印刷材料时,将在熔炉被烧坏的情况下进行逐步处理,并且烧结过程在加热填料以致密化的情况下设置。这些陶瓷通常用于可再吸收或永久性骨植入物。
  • 3D打印微观零件的树脂:With a process called two-photon polymerization, where a high-powered laser directs two near-infrared (NIR) light photons in ultrashort pulses at photocurable resin such as negative-tone SU-8 or positive-tone AZ resins, it’s now possible to fabricate the smallest 3D-printed parts ever made. A German company called Nanoscribe has made this offering commercially available.
  • 超快3D打印树脂EPU 60:碳,是美国公司的碳,开发了闪电快速剪辑技术,可在几分钟内生产工程级零件。它使用透氧窗口快速以无层的方式打印。传统上,用于不是各向同性的部件,即,部件在不同方向上具有不同的机械性能。通过使用包含第二反应性化学的碳的光聚合物,克服了传统光聚合物的机械缺点。

市场上的主要参与者正在采用不同的策略,并在竞争曲线上保持自己的新产品。例如,Stratasys提供模型,以帮助减少手术室的时间和计划手术。使用患者扫描,外科医生生产相关模型,以在进行手术前优化治疗方法。卓越的教育培训也可以使用3D印刷模型进行,帮助医学从业者和学生依赖于动物模型,但实际上在镜像人体复杂性的模型上。

光聚合物似乎将来在未来获得牵引,因为在不同材料及其应用的特性周围进行了各种新的发展。这肯定会刺激更多的医疗设备制造商来拥抱3D打印技术,这可能会鼓励产品增强功能和独特的“基于云的制造模型”,可以使个性化的医疗设备从与医院捆绑的OEM订购并直接运输到使用点。虽然我们在其应用方面几乎没有划伤表面,但塑料的广泛使用,尤其是光聚合物,应显然解锁巨大的潜力3D打印医疗设备


这篇文章首先出现在SpecialChem.com上。