疫情下的3D列印技術：機遇與挑戰同在

疫情仍在全球範圍內蔓延，世衛組織已宣佈歐洲目前成為疫情“震央”，越來越多國家宣布進入“緊急狀態”。中國方面，3月12日，中國國家衛生健康委員會新聞發言人米鋒表示，中國已過本輪疫情流行高峰，新增發病數持續下降，疫情總體保持在較低水平。

在這段“戰疫”期間，大量企業紛紛轉產口罩，為控制疫情提供了重要的保障。比亞迪不到30天建成了100條口罩生產線，日產能突破500萬片，一躍成為全球最大的口罩生產商。
而除此之外，我們驚喜地發現，尚處於概念發展階段的3D列印技術，在疫情下屢建奇功。與傳統生產方式不同的是，3D列印無需模具，通過電腦上的3D模型就可以實現複製，因此在小批量定制化生產上，3D列印更具成本優勢並能夠快速地相應市場需求。

疫情期間，3D列印為醫護人員創造便利
3D列印口罩調節器（TPU材料）
新冠肺炎疫情爆發後，出現了很多有關“疫痕”的新聞。科思創亞太創新中心採用3D列印做了口罩調節器。

選材方面，調節器選用科思創熱塑性聚氨酯TPU材料。它具備高彈力、軟硬適中，緩解長時間佩戴不適感的同時兼具耐磨耐候性；它還安全環保，可用肥皂或漂白劑清洗、酒精消毒，支持多次重複使用。
首批3D列印出來的50個口罩調節器，捐贈給了湖北孝感防疫指揮部；科思創通過上海金橋碧雲公益基金會，向上海市第六人民醫院捐贈500個口罩調節器；此外，科思創已聯繫合作夥伴Raise 3D和Polymaker擴大產能，並與公益組織合作，為更多醫護人員緩解耳朵的壓力。
隨後，科思創決定將這款口罩調節器的3D列印STL文件公開發布供下載。 Coobx公司就根據源文件，在不到一個小時的時間內打印出了首批400個口罩調節器。

匹克也在4個小時內，結合傳統運動鞋列印技術，製作出了““耐磨、透氣、柔韌、防滑、環保可回收”，可有效降低戴口罩時對耳朵造成不適的口罩調節器。這款“口罩調節器”所用的P4U+TPU打印線材，是由匹克西安新材料研發中心與萬華化學聯合開發。
此外，千臨科技、Revo塑成科技、UNIZ科技、創想三維科技有限公司等企業也使用3D列印技術製造了口罩調節器。
長時間佩戴口罩的醫務人員，由於口罩無法調節大小，臉部均出現了不同程度的面部勒痕，甚至出現傷口或紅腫。 3D列印口罩調節器為堅守在一線的醫護人員帶來了舒適。

口鼻分離型口罩（防止眼鏡起霧）

長期佩戴口罩，其內部容易潮濕，導致不適。另外，佩戴眼鏡的人戴口罩時，眼鏡片上容易起霧。
廈門的威斯坦3D列印公司在疫情期間生產出了KN95•雙氣流•口鼻分離型口罩，佩戴簡單，更換濾芯方便，一個濾芯可使用三到五天，讓使用者安全舒適。
這款產品符合中國檢驗標準GB2626-2006 KN95，送國家檢測機構檢驗達到KN98以上的標準，大大超過KN95的標準。
口鼻分離口罩是在傳統口罩之上的升級版，將口腔和鼻腔分離，形成兩個新風通氣通道，有效避免口腔呼出含有各種異味、病菌的氣體被鼻腔再次吸入，且氣流循環速度更快，呼吸更通暢。公司借助3D列印技術在不到半個月時間內設計生產出了這款口罩，材料更使用了食品級PP。

3D列印防護面罩

深圳市前海蛇口自貿區醫院(蛇口醫院)、國家增材製造創新中心以及西安啟泰坐標醫療科技有限公司，依托共同建設的國家增材製作創新中心深圳蛇口人民醫院醫學創新分中心，將現行先進的科學技術與醫療輔助產品的研發設計緊密結合，利用3D列印技術，快速完成個體化3D列印防護面罩產品定型、環節優化、成品生產，為醫護人員保駕護航，有效地助力了深圳市新冠疫情防控工作。
該研發團隊主要根據佩戴者的頭部、面部掃描數據，進行3D建模，2小時就能完成1個個體化防護面罩，並可消毒後重複使用。
該3D列印面罩為個性化定制，可以精準貼附使用者面部皮膚，能夠大幅提升氣密性，減低局部壓迫，極大提升口罩的適配性和相對密閉性，緩解佩戴口罩造成的耳部疼痛。

3D列印護目鏡（防霧、輕質）

湖南雲箭集團有限公司在原有設備基礎上，緊急拉通了一條3D列印醫用護目鏡專用生產線，日產量提升至2000副。
湖南雲箭集團有限公司生產出來的醫用護目鏡，不僅鏡片防霧效果好、密封度高、重量只有普通護目鏡的3/4，還可根據個人面部數據實現私人化定制。在短短153小時內，湖南雲箭就完成了產品設計定型，轉產生產3D列印護目鏡。
該公司表示，3D列印具有快速應急生產的優勢，在疫情等特殊時期，實現無人化製造，減少疫情傳播，還可共享數據模型，實現網絡協同生產，提高並行生產效率。
甘肅普瑞特科技有限公司在蘭州周邊醫院採集了100多例醫護人員面部數據，經過反複試驗和試穿戴，最終確定生產尼龍和樹脂兩種材質的護目鏡。 3D列印護目鏡保障了醫護人員在特殊環境下的貼合性、密閉性、舒適性，減緩使用者的疲勞積累。

3D列印免手觸開門器

來自比利時的3D列印領軍企業 Materialise 設計了一款3D列印免手觸開門器，使人們可以用手臂來開關門，避免了手與門把手的直接接觸。 Materialise 已免費提供可供打印的設計文件，並呼籲全球的3D列印企業來製造這款開門器，讓更多人得以使用，僅需幾小時就可以列印出來。
專家指出，COVID-19（新型冠狀病毒）在離開人體後，在物體表面仍能存活一段時間，而門把手便成為了高風險的污染源。這款3D列印開門器可以裝在門把手上，它的槳狀的延伸部分使人們可以通過用手臂來開關門，避免了手與門把手的直接接觸。出於安全性考慮，並非所有的門都能時刻保持開啟，而使用這款3D列印開門器可以避免觸碰門把手，因而能減少病毒的傳播。
這款免手觸開門器無需另外鑽孔，即可適配現有的門把手。最初的型號可以裝在圓柱形門把手上，Materialise還計劃根據需要，利用各種3D列印技術推出更多的設計，來應對新冠病毒的廣泛傳播。

新型冠狀病毒肺部感染病例3D模型

中國首個新型冠狀病毒肺部感染病例3D模型成功建模並完成列印。其遵循感染者確診5天時的肺部病灶CT數據進行3D重建，由3D列印交付商形優科技依托Stratasys J750打印機和Polyjet的材料靈活調節肖氏硬度，透明度及色彩，逼真還原新型冠狀病毒肺部感染病例。在模型中，新型冠狀病毒的毛玻璃狀影像特徵得以清晰呈現，有助於醫學專家更直觀地進行病例實體分析和演繹。
形優科技為stratasys中國區合作夥伴，其總經理侯傑先生是一位在廣州工作生活的武漢人，今年由於疫情沒法回家過年，他在第一時間積極響應醫學研究需求，著手新型冠狀病毒模型的製作。
3D打印技術發展中遭遇的問題
近期，一則消息成為了熱門。由於意大利現在是歐洲冠狀病毒的爆發地，該國處於封鎖狀態，以抵抗COVID-19的迅速傳播。大量的病人，讓意大利的醫療保健系統及其供應鏈承受了巨大壓力。
布雷西亞一家醫院有250名冠狀病毒患者，正在接受與呼吸機相連的重症監護。但是很快，醫院用完了呼吸閥，需要將患者連接到呼吸機上。閥門的原始供應商無法在要求的時間內提供新的閥門。作為回應，位於布雷西亞的工程公司Isinnova的首席執行官Cristian Fracassi使用3D列印來滿足醫院的需求，並在此過程中挽救了部分患者的生命。與當地的機械製造商Lonati合作，他們能夠在24小時內生產100個呼吸閥。

每個設備需要大約一個小時才能完成3D列印，每個氣閥3D列印生產成本不到1歐元。經過醫院測試，3D列印呼吸閥能救急——雖然使用壽命比原版更短，但也能支撐8個小時。
然而，Cristian Fracassi對閥門的臨床安全方面提出了擔憂，因為呼吸閥小孔內部的設計複雜精細，如果沒有原始設計圖，3D列印很難還原全部細節，暫時只能用於極端情況下的應急需要。

當他為優化呼吸閥細節，向呼吸機製造商求助時，對方不僅一口回絕，還給出了專利警告。該呼吸機製造商稱，設計圖是不可外洩的公司資產，繞過專利許可複制呼吸閥違法，將有被起訴的風險。
雖然疫情當下，Cristian Fracassi團隊也不以盈利為目的，因而得到了人們的支持。但通過這件事情，我們可以發現，3D列印技術在發展過程中，仍有很多問題存在。 3D列印的確在短時間內響應了醫療資源的緊缺，但對於醫療器械供應商而言，便宜的替代零件出現，將對其知識產權和企業盈利造成不利影響。
近年來，利用3D運動鞋已經實現了小規模的產業化，而機械設備、打印材料、成本都面臨著考驗。而在其他領域的應用中，多作為一種原型設計的工具，而非產業化的應用。是因為3D列印面向的是新的產品設計，而不是廉價的複製品。
此外，除了設備和技術的更迭，法規的製定和細化同樣是3D列印發展的必經之路。

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