如何选择增材制造技术

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随着添加剂制造在整个整形外科设备行业中获得更大的采用,许多公司都询问哪些具体的流程,机器和供应商网络最适合其独特需求。虽然大多数骨科设备专家熟悉添加剂制造的概念,但是有多种技术可以选择,从电子束熔化(EBM)到直接金属激光烧结(DML)以选择性激光熔化(SLM)等。

添加剂的投资是显着的,当您提供具有专业知识的机器,材料,软件,以及当然,人员的成本总额。此外,该投资要求监管和质量考虑不起技术快速开关。要了解有关公司如何选择的添加剂制造方法,我们采访了三个行业成员,以如何做出决定。

设计自由

4WEB医疗于2008年在德克萨斯州的达拉斯成立,利用30年的几何学研究,将轻质、高强度的网结构引入植入设计。该公司依靠增材制造生产其专有的桁架植入技术。

4WEB研发部副总裁Lewis Harrison说:“4WEB目前正在使用两种类型的增材制造技术用于钛骨科植入物。”“我们的主要增材制造技术是GE Arcam EBM Q10plus。Q10plus用于生产我们的脊柱桁架系统、椎间融合装置和截骨桁架系统植入物。此外,我们还将GE概念激光M2用于更小尺寸的部件,如锤趾桁架系统植入物。”

对于4WEB,通过电子束熔化的决定降低了功能,卓越的吞吐量和产生层级粗糙度的能力。

“当4Web开始通过2008年通过添加剂制造生产植入物时,在哈里森说,Arcam EBM系统在SLM系统上选择了SLM系统。”哈里森说。“主要是,Arcam EBM系统能够生产出桁架植入技术植入物固有的先进结构设计,而无需额外的内部构建支持。相比之下,基于激光的机器需要将大量的内部支撑件添加到我们的桁架设计中,这在后处理中无法移除。此外,我们能够生产一些专有的构建主题,该主题利用EBM技术产生的分层表面粗糙度。我们有几项研究表明我们的表面特征促进早期固定并刺激成骨细胞反应。最后,与基于激光的技术相比,EBM技术提供了显着更高的吞吐量,这在营造出至少为80至100个单独植入物的完整产品线的短期制造时至关重要。“

4WEB的所有设备都是加法生产的;因此,选择哪种技术的决定对公司的战略至关重要。Harrison表示,当公司决定采用增材制造工艺时,成本、材料、产量和制造商支持都是重要的考虑因素,但设计要求是他们选择增材制造工艺背后的驱动因素。

他说:“加法技术有明显的优势,它们更适合于特定的设计应用。”“例如,目前市场上大多数3d打印脊柱体间融合设备都是基本的环形(环状)设计,微型晶格结构与植入物的侧壁相结合。这些通用栅格设计非常适合SLM技术,因为SLM的打印分辨率和栅格结构支柱之间的最小孔隙率。4WEB的桁架植入技术及其先进的结构设计更适合EBM技术,因为造腔室的高温真空环境降低了残余应力,减少了材料的孔隙率,并消除了对复杂的内部造腔支撑的需要。”

4WEB医疗独立前脊柱桁架系统™

4WEB医疗独立前脊柱桁架系统

采用全球投资组合

作为最大的整形外科设备公司,Depuy Synthes及其母公司Johnson&Johnson在各种平台上使用了许多类型的添加剂制造并不奇怪。

“我们正在推进的主要增材制造技术平台是先进的金属和生物陶瓷,生物可吸收和刺激反应(4D打印)聚合物,3D打印电子和传感器,3D生物打印和组织再生解决方案,以及临床和OTC患者的个性化医疗应用,”Sam Onukuri说。强生公司3D打印创新和客户解决方案主管。“这些新能力是我们推动未来增长、重塑全球创新愿景的雄心的一部分。”

Onukuri表示,通过拥抱3d打印技术,他的公司现在有能力创造和制造曾经被认为是无法实现的产品,该公司目前正在将他们的附加平台嵌入“护理点”设置中,个性化植入物和器械可以在医院和医疗中心或附近打印和交付。

DePuy Synthes利用增材制造技术的具体应用包括其TRUMATCH®Graft Cage - Long Bone,这是一种3d打印的个性化可吸收植入物;TomoFix手术切割指南和导管3D,一种多孔的脊柱植入物。

Gary Clerkin是Depuy Synthes的全球领导者 - 制造工程,科学技术。根据职员,多种因素应影响公司的添加剂制造策略,包括数字能力,材料,生产成本,质量绩效和研发团队的独特创新管道。但是,他指出,使用各种3D打印平台是他公司的资产。

“添加剂制造业的创新曲线非常令人兴奋,我们不应限制我们对可能性的思考,特别是在与其他新兴技术相结合时,”克莱金说。“敏捷性和灵活性是现代供应链的重要元素,因此,具有机器或技术不可知的流程的能力将在未来发挥重要作用。产品的进展,加工和材料表征结合端到端印刷技术的创新将能够更具灵活性,而不是今天存在。“

DePuy辛迪思Trumatch

DePuy辛迪思TRUMATCH

强大的合作伙伴

初创公司Engage Surgical的首席运营官Nick Slater表示,他的公司目前使用FDM(熔融沉积建模)来打印植入物和器械的早期塑料原型,使用DMP(直接金属打印)或DMLS来制造用于评估和金属生产植入物的金属原型。

“对于金属植入组件,我们花了时间研究各种技术,并与在增材制造方法方面有丰富经验的供应商会面,”斯莱特在回答公司如何确定增材制造策略的问题时说。“最终的选择是基于生产成本、生产前置时间、工艺可靠性和现有的临床历史。”

自2017年Engage Surgical成立以来,该公司一直依靠增材制造方法生产植入物和器械原型。“作为一家初创公司,我们没有资源投资开发内部(增材制造)能力。我们将100%的增材制造外包给专门从事这方面工作的供应商。”

从事外科胫骨

啮合外科局部膝部系统

像Johnson&Johnson的Onukurii一样,Slater表示,在护理点设置中提供的按需添加剂制造是蓬勃发展技术的逻辑下一步。然而,他相信它是“极不可能”,骨科和脊柱公司将来会成为未来更具品牌的品牌。

“原因是转换成本太高,”他表示。“一旦一家公司通过设计部件、开发和验证添加过程,并获得监管部门的批准,他们就投入了大量资源。必须有一个非常令人信服的理由来改变方法,因为任何这种类型的改变都会给业务带来新的和额外的风险,更不用说花费大量的资金。”


Patrick McGuire是BONEZONE的贡献者。

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