Additiv tillverkning, mer känt som 3D-utskrift, är en process som genererar ett fysiskt 3D-föremål från en digital fil. Det första steget i denna process är att skapa en digital 3D-modell med hjälp av modelleringsprogram. Den digitala modellen fungerar som en ”blåkopia” för det önskade 3D-objektet och skickas till en skrivare där material deponeras lager för lager tills ett 3D-objekt syntetiseras. Olika material, t.ex. plast, metall och keramik, används för att skapa en mängd olika föremål, t.ex. bildelar, kläder och till och med skjutvapen, för att nämna några. Dessutom kan biomaterial – både syntetiska och naturliga – användas för att skapa objekt som har förmågan att stödja biologiska system. Det verkar inte finnas någon gräns för vad 3D-utskrift kan skriva ut till existens.
Under det senaste decenniet har framstegen inom 3D-utskriftstekniken förändrat hur produkter utformas, utvecklas och tillverkas. Stora företag kan skapa billiga skalmodeller av produkter på kort tid, i en process som kallas rapid prototyping. År 2014 kunde ingenjörer vid universitetet i Aachen tillverka och testa en elbil på bara 12 månader med hjälp av 3D-utskriftsteknik – något som inte skulle vara möjligt att åstadkomma med nuvarande tillverkningsmetoder.
Det mest anmärkningsvärda är kanske dess tillämpningar inom hälso- och sjukvårdsindustrin. Under den nuvarande COVID-19-pandemin har personlig skyddsutrustning (PPE) och respiratorer utformats och tillverkats för att stödja och skydda sjukvårdspersonal och patienter på grund av den ökade efterfrågan. Hälsovården kommer att vara den snabbast växande industrin inom 3D-utskrift och här är några av dess nuvarande och planerade användningsområden.
Aktuella och framtida tillämpningar inom hälso- och sjukvården
1. Preoperativ planering
Medicinsk bildteknik som magnetisk resonanstomografi (MRI) och datortomografi (CT) används ofta för preoperativ och prekirurgisk planering. När dessa tekniker används ensamma har de dock betydande begränsningar, bland annat svårigheter att visualisera komplexa oregelbundenheter och patologier. Det blir allt vanligare att 3D-utskrifter används inom detta område. Nu kan patientskannor användas för att skapa 3D-modeller av specifika anatomiska områden och planera ingrepp på ett exakt sätt. Detta har flera fördelar: mindre tid tillbringas i operationssalar, postoperativa vistelser förkortas och färre komplikationer uppstår under operationen. Ett exempel på användning för preoperativ planering är revision av höftkirurgi. I en klinisk studie visade det sig att den förbättrar diagnosernas noggrannhet och gör en noggrann bedömning av storleken på de implantat som krävs för varje patient. Vissa begränsningar med denna tillämpning är dock att personalen behöver omfattande utbildning och att patienterna måste genomgå flera skanningar, vilket ökar deras exponering för strålning.
2. Medicinska proteser, t.ex. lemmar, leder
Den senaste utskriftstekniken underlättar tillverkningen av skräddarsydda proteser och ortoser för att tillgodose funktionshindrade och hjälpa till med rehabilitering av skadade personer. Dessa anordningar är specifika för individens geometriska anatomi, vilket ger en bekväm passform och förbättrad livskvalitet. 3D-utskrivna proteser kan också tillverkas på en bråkdel av den tid som konventionella metoder kräver. Den ökande tillgången till 3D-utskrift har lett till en explosion av företag som tillämpar den för att skapa anordningar för personer som lever med funktionshinder och medicinska tillstånd.