Stratasys：3D打印材料赋予医疗设计师全新的工作方式白皮书（17页）.pdf

1、白皮书3D 打印材料赋予医疗设计师全新的工作方式白皮书23D 打印机在医疗行业中的用途非常广泛，应用领域涉及设备设计概念、功能原型、模具到复杂手术的培训和模拟。这些项目使用的材料包括可复制组织以达到设计目的的独特多材料系统，以及生产级高性能热塑性塑料，赋予了设计师创造创新产品的自由。3D 打印材料赋予医疗设计师全新的工作方式白皮书33D 打印机采用数字设计并制作三维物体。3D 打印工艺（也称为增材制造）通过逐层沉积少量材料来打印零件。与此相反，传统的制造方法是通过切削、研磨、铣削以及其他方法来去除材料。如今，3D 打印机可采用多种不同的打印技术。本电子书将对熔融沉积建模(FDM)和打印材料进行

2、讨论。FDM 由 Stratasys 在 20 世纪 90 年代初期推出，通过计算机控制的挤压头熔化并挤出细带状的塑料，从而打印出即时可用的 3D 零件。3D 打印已经沿用了超过 30 年，但最近引起了很多媒体的关注。Wohlers Associates Inc.是一家跟踪快速产品开发以及增材制造发展和趋势的咨询公司，它预计到 2018 年增材制造和 3D 打印行业的全球收入将达到 128 亿美元。根据该公司在该主题上的年度出版物2015 年沃勒斯报告，3D 打印行业收入在 2014 年估计将增长至 41 亿美元。Wohlers Associates 预测，到 2020 年，该行业所有产品和服

3、务的收入将超过 210 亿美元。该公司将这种增长归因于成品零件的增加、现在可用机器和材料的更多选择、媒体的关注、多个集团的投资以及低成本的桌面 3D 打印机。FDM 的工作原理3D 打印流程从 3D 计算机辅助设计(CAD)模型开始。创建 3D 打印模型后，将其作为.STL 文件导出。.STL 文件随后被导入Stratasys 用于 FDM 的两个软件程序中的一个，Insight 或 Catalyst，具体取决于目标打印机。预处理软件计算切片并将零件设计切成多个分层，分层高度从 0.005 英寸（0.127 毫米）到 0.013 英寸（0.3302 毫米）不等。然后，该软件使用切片数据生成工具

4、路径，或打印指令，以驱动挤压头工作。该软件的工作原理类似于纸质打印机的驱动程序，将数据作为作业发送到 3D 打印机，然后将要放置打印材料的位置告知打印头。FDM 的工作原理的第二步是生产或分层流程。首先，3D 打印机会沉积出几层一次性支撑材料，形成一个底座。支撑材料还可为悬垂等部分提供支撑，作为其托架。Stratasys 的 Fortus 450mc 打印机可打印尺寸高达 406 x 355 x 406 毫米（16 x 14 x 16 英寸）的零件。3D 打印材料赋予医疗设计师全新的工作方式白皮书4两种材料（一种用于制作零件，一种用于支撑零件）被加热至半液体状态，再通过挤压头进行挤压，然后精确

5、地沉积在极细的层中，大小大致与人的头发相同。系统在零件材料和支撑材料之间不断变换，沉积出厚度为 0.005 英寸（0.13 毫米）的薄层。打印头沿 X-Y 坐标移动，当从下往上打印模型及其支撑材料时，建模基座沿 Z 轴向下移动。熔化塑料的每一层都是一层一层沉积的，并通过挤压头稍微压平。最后，所有层都会立即相互融合。FDM 的准确性和高精度要归功于进料率和挤压头运动的完美配合。两者都在不断变化，以形成宽度为 0.008 英寸到 0.038 英寸（0.20 毫米到 0.97 毫米）的扁带状材料。在性能最高的 FDM 打印机上，零件的准确性或允差最高可达 0.003 英寸（0.08 毫米），足以媲美

6、注塑成型工艺。打印模型时，可溶性支撑材料会支撑悬垂部分，以便 3D 打印复杂的模型，甚至是嵌套结构和带有运动零件的多零件配件。打印作业完成后，支撑材料会被洗掉，然后可以随时使用模型，或者如果需要，可以将成品上漆或通过其他工艺进一步加工。n n n n n nn nn机动车 16.1%航空航天 14.8%工业/商业机器 17.5%消费品/电子产品 16.6%医疗/牙科 13.1%学术机构 8.2%政府/军事 6.6%建筑 3.2%其他 3.9%3D 打印市场细分资料来源：2015 年沃勒斯报告16.1%14.8%17.5%16.6%13.1%8.2%6.6%3.2%3.9%3D 打印材料赋予医疗