个性化定制动物假肢,让3D打印更有温度

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2023-02-13

DECAP R&D是一家致力于研发医疗保健、科学研究、兽医等领域的新一代保护、支持及相关配套设备的公司,其团队在医疗设备设计、用户测试和监管要求方面已拥有 50 多年的综合经验。近日,Decap R&D在与3BA Printing合作的项目中采用闪铸3D打印设备为动物打造个性化定制的假肢。根据闪铸不同设备的功能特点,具备快速打印特性的引领者3 Plus被用于假肢原型制造验,功能更强大的金刚狼4被用于假肢的最终生产制作。在此次项目合作中,闪铸帮助DECAP R&D实现了FDM技术打印假肢解决方案,让其在兽医医疗市场上更具备竞争优势。

 

图: 引领者3 Plus使用闪铸PLA材料打印假肢原型

 

传统制造工艺和交货周期

在引入3D打印技术之前,为达到每只动物的个性化定制需求,DECAP只能使用繁琐且交期较长的传统制造工艺,需要使用石膏铸造来实现同等水平的定制产品,这是一个漫长且耗费大量资源的过程,可能需要数周时间。整个工艺流程大致如下:
1,石膏取形:通过使用石膏绷带包裹身体缺陷的部位来制作阴模;
2,修阳型模:将快速凝固的液体(例如石膏)倒入阴模中制作出阳模;
3,热塑性塑料板抽真空成型;
4,修整成型:修剪和切割真空板,只留下成型所需的碎片; 
 

相比于传统制造工艺,3D打印技术支持假肢设计快速打印成型,只需要数小时或数天即可完成以前可能需要数周或数月才能完成的工作,极大降低了设计制造周期和成本。并且在设计阶段可快速连续制作多个原型,直到实现完美的设计。

 

 

假肢快速原型制造验证 — 引领者3 Plus

由于假肢是直接与动物残肢或包容残肢的软组织接触,如果匹配不佳往往会对动物造成二次伤害。因此假肢模型常常需要多次设计并制造验证,在对形状、尺寸进行多次调整后才能得到完美匹配的设计。引领者3 Plus是目前闪铸设备里单喷头打印速度最快的打印机,最高可支持250mm/s快速打印,同时Core XY运动框架结构保证其在打印过程中更顺滑稳定,能够满足3BA使用PLA材料对3D扫描采集的模型进行快速原型制造验证。此外,在单喷头自支撑快速打印的条件下,优秀的冷却效果保障了自支撑依然很容易被拆除。在项目研发设计中,假肢模型在标准模式100mm/s的快速打印状态下,模型没有出现任何形式的层分裂、层偏移或任何其他缺陷。

 

图: 引领者3 Plus的双Z轴滚珠丝杆保证打印的稳定性

 

假肢高质量打印生产 — 金刚狼4 

除了要考虑假肢的穿戴匹配度,安全性、舒适性、力学性能及功效也是定制化假肢需要考虑的重要方面。目前主要用于3D打印假肢的材料包括PA、PLA、ABS、TPU、以及其他复合材料等多种材料,金刚狼4可配置3种不同类型喷头,适合多种通用型和工程型材料,满足不同性能假肢的需求。此外,这功能强大的工业级3D打印设备也能够支持复杂假肢模型的打印生产。例如,某些复杂模型需要使用TPU打印,由于 TPU 的柔韧性,它本身并不是一种很好的自支撑材料,因此,该设备的独立双头运行系统允许将第二种材料(例如 HIPS)用作支撑材料进行打印,该双头系统也同样支持假肢组件镜像打印的需求。

 

 

除了功能特性上的强大应用,金刚狼4同时拥有较大的模型成型空间(400 x 350 x 500 mm),整体构建体积大于引领者3 Plus (300 x 300 x 600mm),满足较大假肢模型的生产需求。