Additive manufacturing, beter bekend als 3D printen, is een proces dat een 3D fysiek object genereert uit een digitaal bestand. De eerste stap in dit proces is het maken van een digitaal 3D-model met behulp van modelleersoftware. Het digitale model fungeert als een “blauwdruk” voor het gewenste 3D-object en wordt naar een printer gestuurd waar de materialen laag voor laag worden aangebracht totdat een 3D-object is gesynthetiseerd. Verschillende materialen zoals kunststoffen, metalen en keramiek worden gebruikt om een hele reeks voorwerpen te maken, waaronder auto-onderdelen, kleding en zelfs vuurwapens, om er maar een paar te noemen. Bovendien kunnen biomaterialen, zowel synthetische als natuurlijke, worden gebruikt om voorwerpen te maken die biologische systemen kunnen ondersteunen. Er lijkt geen grens te zijn aan wat 3D-printen tot stand kan brengen.
In de afgelopen tien jaar heeft de vooruitgang in 3D-printtechnologieën de manier veranderd waarop producten worden ontworpen, ontwikkeld en vervaardigd. Grote bedrijven kunnen in korte tijd goedkope schaalmodellen van producten maken, in een proces dat bekend staat als rapid prototyping. In 2014 konden ingenieurs van de universiteit van Aken met behulp van 3D-printtechnieken in slechts 12 maanden een elektrische auto produceren en testen – iets wat met de huidige productiemethoden niet mogelijk zou zijn.
Het meest in het oog springend zijn misschien wel de toepassingen binnen de gezondheidszorg. Temidden van de huidige COVID-19-pandemie zijn, vanwege een toenemende vraag, persoonlijke beschermingsmiddelen (PBM’s) en ventilatoren ontworpen en vervaardigd om medisch personeel en patiënten te ondersteunen en te beschermen. Met de gezondheidszorg als de snelst groeiende industrie binnen 3D-printen, zijn hier enkele van de huidige en verwachte toepassingen.
Huidige en toekomstige toepassingen binnen de gezondheidszorg
1. Pre-operatieve planning
Medische beeldvormingstechnologie zoals Magnetic Resonance Imaging (MRI) en Computed Tomography (CT) scans worden vaak gebruikt voor preoperatieve en pre-chirurgische planning. Wanneer deze technieken echter alleen worden gebruikt, vertonen ze aanzienlijke beperkingen, zoals problemen bij het zichtbaar maken van complexe onregelmatigheden en pathologieën. In dit domein wordt steeds vaker gebruik gemaakt van 3D-printing; nu kunnen scans van patiënten worden gebruikt om 3D-modellen van specifieke anatomische gebieden te maken en de procedures nauwkeurig te plannen. Dit heeft verschillende voordelen: er wordt minder tijd doorgebracht in operatiekamers, het postoperatieve verblijf wordt verkort en er treden minder complicaties op tijdens de operatie. Een voorbeeld van het gebruik ervan voor preoperatieve planning is revisieheupchirurgie. In een klinische studie werd aangetoond dat de nauwkeurigheid van de diagnoses kon worden verbeterd en dat de grootte van de implantaten die voor elke patiënt nodig zijn, nauwkeurig kon worden bepaald. Enkele beperkingen van deze toepassing zijn echter dat het personeel een uitgebreide opleiding nodig heeft en dat de patiënten meerdere scans moeten ondergaan, waardoor hun blootstelling aan straling toeneemt.
2. Prothetische medische hulpmiddelen, bv. ledematen, gewrichten
De allernieuwste printtechnologie vergemakkelijkt de productie van op maat gemaakte protheses en orthesen om tegemoet te komen aan gehandicapten en gewonde personen te helpen revalideren. Deze hulpmiddelen zijn specifiek voor de geometrische anatomie van het individu en bieden een comfortabele pasvorm en een verbeterde levenskwaliteit. 3D-geprinte prothesen kunnen ook worden vervaardigd in een fractie van de tijd die conventionele methoden vergen. De toenemende beschikbaarheid van 3D-printen heeft geleid tot een explosie van bedrijven die het implementeren om apparaten te maken voor mensen die leven met handicaps en medische aandoeningen.