3D打印技术在医疗行业的应用日益广泛，涵盖了设备设计概念、功能原型、模具到复杂手术的培训和模拟等多个领域。该技术通过逐层沉积材料来制造三维物体，与传统制造方法相比，具有更高的灵活性和定制化能力。
市场发展趋势
根据沃勒斯报告，2014年全球3D打印行业收入约为41亿美元，预计到2020年将超过210亿美元。医疗/牙科行业是3D打印的最大细分市场，2014年市场份额为13.1%。SmarTech Markets Publishing预测，2014年有超过1,100台3D打印机用于医疗用途，到2020年将翻倍至约2,200台，材料市场收入将从5,000万美元增长至3.45亿美元。Visiongain预测，2018年医疗行业的全球3D打印市场价值将超过40亿美元。
FDM技术原理
熔融沉积建模（FDM）技术通过计算机辅助设计（CAD）模型生成.STL文件，导入软件进行切片处理，将零件设计切成多个分层，并生成工具路径。打印过程中，材料被加热至半液体状态，通过挤压头沉积在极细的层中，最终形成三维物体。FDM技术具有高精度和高性能，其零件的准确性可达0.003英寸（0.08毫米）。
医疗行业应用
3D打印在医疗行业中的应用主要包括：
- 原型制作：快速制作功能性原型，降低成本和时间，提高设计效率。
- 制造工具：制作夹具、治具、模具等，无需传统加工，节省时间和成本。
- 概念模型：早期验证设计，便于迭代和优化。
- 成品生产：替代传统制造方法，适用于小批量生产。
- 手术模拟和解剖模型：创建逼真模型，帮助医生进行手术规划和培训。
- 植入物：根据患者解剖结构定制植入物，提高治疗效果。
医用材料
Stratasys提供的FDM医用材料包括：
- ABS-M30i和PC-ISO：具有生物兼容性，适用于医疗植入物。
- ABS-ESD7：静电耗散材料，适用于电子元件。
- ASA：抗紫外线，适用于户外应用。
- PC：高强度和耐热性，适用于严苛应用。
- ABSi：半透明性，适用于医疗和汽车领域。
- PC-ABS：结合PC和ABS的优点，具有优异的机械性能。
- ULTEM 9085树脂：耐高温和耐化学性，适用于航空航天和医疗设备。
- PLA：可生物降解，适用于快速草稿。
- Nylon 12：高韧性和抗疲劳性，适用于医疗工具。
- FDM Nylon 6：高强度和韧性，适用于功能性测试。
- FDM Nylon 12CF：碳填充材料，具有出色的结构特性。
- PPSF/PPSU：耐高温和耐化学性，适用于多种应用。
案例研究
- AcistMedical Systems：利用FDM技术设计和制造注射造影剂设备，优化零件设计，提高制造效率。
- 香港中文大学威尔斯亲王医院：使用3D打印骨骼模型和手术导板，缩短手术时间，提高手术成功率。
- 骨科创新中心（OIC）：为Oreo犬制造定制人造髌骨，帮助其恢复功能。
结论
3D打印技术为医疗行业提供了全新的设计和工作方式，推动了医疗产品的定制化和个性化，提高了生产效率和治疗效果。随着新材料和新技术的不断涌现，3D打印在医疗领域的应用将更加广泛，为患者和医生带来更多福音。
