Az additív gyártás, közismertebb nevén a 3D nyomtatás egy olyan folyamat, amely digitális fájlból 3D-s fizikai tárgyat hoz létre. A folyamat első lépése egy digitális 3D modell létrehozása modellező szoftver segítségével. A digitális modell a kívánt 3D tárgy “tervrajzaként” szolgál, és elküldik egy nyomtatónak, ahol az anyagokat rétegenként helyezik el, amíg a 3D tárgy létre nem jön. Különböző anyagokat, például műanyagokat, fémeket és kerámiákat használnak különféle tárgyak, például autóalkatrészek, ruhák vagy akár lőfegyverek létrehozásához, hogy csak néhányat említsünk. Ezen túlmenően a szintetikus és természetes bioanyagok felhasználhatók olyan tárgyak létrehozására, amelyek képesek támogatni a biológiai rendszereket. Úgy tűnik, nincs határa annak, hogy a 3D-nyomtatás mit nyomtathat a létezésbe.
Az elmúlt évtizedben a 3D-nyomtatási technológiák fejlődése átalakította a termékek tervezésének, fejlesztésének és gyártásának módját. A nagyvállalatok a gyors prototípusgyártás néven ismert folyamat során rövid időn belül olcsó, méretarányos modelleket tudnak készíteni a termékekről. 2014-ben az Aacheni Egyetem mérnökei 3D nyomtatási technikák segítségével mindössze 12 hónap alatt képesek voltak legyártani és tesztelni egy elektromos autót – ami a jelenlegi gyártási módszerekkel nem lenne lehetséges.
A legjelentősebbek talán az egészségügyi ágazaton belüli alkalmazások. A jelenlegi COVID-19 világjárvány közepette, a megnövekedett igények miatt az egészségügyi személyzet és a betegek támogatására és védelmére személyi védőeszközöket (PPE) és lélegeztetőgépeket terveztek és gyártottak. Mivel az egészségügy a leggyorsabban növekvő iparág a 3D nyomtatáson belül, íme néhány jelenlegi és tervezett felhasználási lehetőség.
A jelenlegi és jövőbeli alkalmazások az egészségügyben
1. Műtét előtti tervezés
Az orvosi képalkotó technológiát, például a mágneses rezonanciás képalkotást (MRI) és a komputertomográfiát (CT) gyakran használják a műtét előtti és műtét előtti tervezéshez. Ezek a technikák azonban önmagukban alkalmazva jelentős korlátokat hordoznak, többek között nehézséget jelentenek az összetett szabálytalanságok és patológiák megjelenítésében. A 3D nyomtatás alkalmazása ezen a területen egyre elterjedtebbé válik; most már a páciensek szkennelései felhasználhatók bizonyos anatómiai régiók 3D modelljeinek létrehozására és az eljárások pontos megtervezésére. Ennek számos előnye van: kevesebb időt kell a műtőkben tölteni, lerövidül a műtét utáni tartózkodás, valamint kevesebb a műtét során fellépő komplikáció. A műtét előtti tervezésre való felhasználásra példa a revíziós csípőműtét. Egy klinikai vizsgálatban kimutatták, hogy javítja a diagnózisok pontosságát, és pontosan megbecsüli az egyes betegeknél szükséges implantációs eszközök méretét. Ennek az alkalmazásnak azonban néhány korlátja, hogy a személyzetnek széleskörű képzésre van szüksége, és a betegeknek többszörös szkennelésre van szükségük, ami növeli a sugárterhelésüket.
2. Orvosi protézisek, pl. végtagok, ízületek
A legmodernebb nyomtatási technológia megkönnyíti az egyedi készítésű protézisek és ortézisek gyártását a fogyatékkal élők ellátása és a sérült személyek rehabilitációjának elősegítése érdekében. Ezek az eszközök az egyén geometriai anatómiájához igazodnak, kényelmes illeszkedést és jobb életminőséget biztosítanak. A 3D nyomtatott protézisek a hagyományos módszerekhez képest töredék idő alatt is előállíthatók. A 3D nyomtatás egyre szélesebb körű elérhetősége a vállalatok robbanásszerű növekedéséhez vezetett, amelyek ezt alkalmazzák, hogy eszközöket hozzanak létre a fogyatékossággal élő és egészségügyi problémákkal küzdő emberek számára.