Produkcja przyrostowa, bardziej znana jako druk 3D, jest procesem, który generuje fizyczny obiekt 3D z pliku cyfrowego. Pierwszy krok w tym procesie obejmuje utworzenie cyfrowego modelu 3D za pomocą oprogramowania do modelowania. Model cyfrowy działa jako „wzór” dla pożądanego obiektu 3D i jest wysyłany do drukarki, gdzie materiały są osadzane w sposób warstwa po warstwie, aż obiekt 3D jest syntetyzowany. Różne materiały, takie jak tworzywa sztuczne, metale i ceramika są wykorzystywane do tworzenia wielu obiektów, w tym części samochodowych, ubrań, a nawet broni palnej, by wymienić tylko kilka z nich. Co więcej, biomateriały – zarówno syntetyczne, jak i naturalne – mogą być wykorzystywane do tworzenia obiektów zdolnych do wspierania systemów biologicznych. Wydaje się, że nie ma ograniczeń co do tego, co druk 3D może wydrukować do istnienia.
W ciągu ostatniej dekady, postępy w technologiach druku 3D zmieniły sposób, w jaki produkty są projektowane, opracowywane i wytwarzane. Duże firmy mogą tworzyć niedrogie modele produktów w skali w krótkim czasie, w procesie znanym jako szybkie prototypowanie. W 2014 r. inżynierowie z Uniwersytetu w Aachen byli w stanie wyprodukować i przetestować samochód elektryczny w ciągu zaledwie 12 miesięcy przy użyciu technik druku 3D – coś, co nie byłoby możliwe do osiągnięcia przy użyciu obecnych metod produkcji.
Najważniejsze, być może, są jego zastosowania w branży opieki zdrowotnej. Wśród obecnej pandemii COVID-19, ze względu na wzrost zapotrzebowania, zaprojektowano i wyprodukowano środki ochrony osobistej (PPE) i respiratory, aby wspierać i chronić personel medyczny i pacjentów. Z opieką zdrowotną, która ma być najszybciej rozwijającą się branżą w ramach druku 3D, oto niektóre z jego obecnych i przewidywanych zastosowań.
Obecne i przyszłe zastosowania w opiece zdrowotnej
1. Planowanie przedoperacyjne
Medyczne technologie obrazowania, takie jak rezonans magnetyczny (MRI) i tomografia komputerowa (CT) są często wykorzystywane do planowania przedoperacyjnego i przedoperacyjnego. Jednakże, gdy są one stosowane samodzielnie, techniki te mają znaczące ograniczenia, w tym trudności w wizualizacji złożonych nieprawidłowości i patologii. Zastosowanie druku 3D w tej dziedzinie staje się coraz bardziej powszechne; obecnie skany pacjentów mogą być wykorzystywane do tworzenia modeli 3D określonych obszarów anatomicznych i precyzyjnego planowania zabiegów. Ma to szereg korzyści: mniej czasu spędza się na salach operacyjnych, skraca się czas pobytu pooperacyjnego, a także zmniejsza się ilość komplikacji powstających podczas operacji. Przykładem zastosowania tej metody do planowania przedoperacyjnego jest rewizyjna operacja stawu biodrowego. W badaniu klinicznym wykazano, że poprawia ona dokładność diagnozy i precyzyjnie ocenia rozmiar urządzeń implantacyjnych wymaganych dla każdego pacjenta. Jednak pewne ograniczenia tego zastosowania polegają na tym, że personel musi przejść gruntowne szkolenie, a pacjenci muszą być poddawani wielokrotnym skanom, co zwiększa ich narażenie na promieniowanie.
2. Protetyczne wyroby medyczne, np. kończyny, stawy
Najnowocześniejsza technologia druku ułatwia produkcję wykonywanych na zamówienie protez i wkładek ortopedycznych, które są przeznaczone dla osób niepełnosprawnych i pomagają w rehabilitacji osób poszkodowanych. Urządzenia te są specyficzne dla anatomii geometrycznej danej osoby, oferując wygodne dopasowanie i lepszą jakość życia. Protezy drukowane w 3D mogą być również produkowane w ułamku czasu wymaganego przez konwencjonalne metody. Rosnąca dostępność druku 3D doprowadziła do eksplozji firm, które wdrażają go do tworzenia urządzeń dla ludzi żyjących z niepełnosprawnością i schorzeniami.