Additiivinen valmistus, joka tunnetaan yleisemmin nimellä 3D-tulostus, on prosessi, joka tuottaa fyysisen 3D-esineen digitaalisesta tiedostosta. Prosessin ensimmäisessä vaiheessa luodaan digitaalinen 3D-malli mallinnusohjelmiston avulla. Digitaalinen malli toimii halutun 3D-esineen ”piirustuksena”, ja se lähetetään tulostimeen, jossa materiaalit kerrostetaan kerros kerrokselta, kunnes 3D-esine on syntetisoitu. Erilaisia materiaaleja, kuten muoveja, metalleja ja keramiikkaa, käytetään monenlaisten esineiden, kuten autonosien, vaatteiden ja jopa ampuma-aseiden luomiseen. Lisäksi biomateriaaleja – sekä synteettisiä että luonnonmateriaaleja – voidaan käyttää sellaisten esineiden luomiseen, joilla on kyky tukea biologisia järjestelmiä. Näyttää siltä, ettei ole mitään rajaa sille, mitä 3D-tulostus voi tulostaa olemassaoloon.
Viime vuosikymmenen aikana 3D-tulostustekniikan kehitys on muuttanut sitä, miten tuotteita suunnitellaan, kehitetään ja valmistetaan. Suuret yritykset voivat luoda tuotteista edullisia mittakaavamalleja lyhyessä ajassa prosessissa, joka tunnetaan nimellä rapid prototyping. Vuonna 2014 Aachenin yliopiston insinöörit pystyivät valmistamaan ja testaamaan sähköauton vain 12 kuukaudessa 3D-tulostustekniikoiden avulla, mikä ei olisi ollut mahdollista nykyisillä valmistusmenetelmillä.
Huomattavimpia ovat ehkä sen sovellukset terveydenhuoltoalalla. Nykyisen COVID-19-pandemian keskellä kysynnän kasvun vuoksi on suunniteltu ja valmistettu henkilökohtaisia suojavarusteita (PPE) ja hengityskoneita tukemaan ja suojaamaan hoitohenkilökuntaa ja potilaita. Terveydenhuolto on 3D-tulostuksen nopeimmin kasvava toimiala, ja tässä on joitakin sen nykyisiä ja suunniteltuja käyttökohteita.
Tämänhetkiset ja tulevat sovellukset terveydenhuollossa
1. Leikkausta edeltävä suunnittelu
Lääketieteellistä kuvantamisteknologiaa, kuten magneettiresonanssikuvausta (MRI) ja tietokonetomografiaa (CT), käytetään usein leikkausta edeltävässä ja leikkausta edeltävässä suunnittelussa. Yksinään käytettynä näillä tekniikoilla on kuitenkin huomattavia rajoituksia, kuten vaikeuksia visualisoida monimutkaisia epäsäännöllisyyksiä ja patologioita. 3D-tulostuksen käyttöönotto tällä alalla on yleistymässä; nyt potilaan skannausten avulla voidaan luoda 3D-malleja tietyistä anatomisista alueista ja suunnitella toimenpiteet tarkasti. Tästä on useita etuja: leikkaussaleissa kuluu vähemmän aikaa, leikkauksen jälkeinen aika lyhenee ja leikkauksen aikana syntyy vähemmän komplikaatioita. Esimerkki sen käytöstä leikkausta edeltävässä suunnittelussa on lonkan revisioleikkaus. Kliinisessä tutkimuksessa osoitettiin, että se parantaa diagnoosien tarkkuutta ja arvioi tarkasti kullekin potilaalle tarvittavien implantointilaitteiden koon. Joitakin rajoituksia tässä sovelluksessa on kuitenkin se, että henkilökunta tarvitsee laajaa koulutusta ja potilaille on tehtävä useita skannauksia, mikä lisää heidän altistumistaan säteilylle.
2. Lääketieteelliset proteettiset laitteet, esim. raajat, nivelet
Uusi huippuluokan tulostustekniikka helpottaa mittatilaustyönä tehtyjen proteesien ja ortoosien valmistusta, jotta ne voivat palvella vammaisia henkilöitä ja auttaa vammautuneiden yksilöiden kuntoutuksessa. Nämä laitteet ovat yksilön geometrisen anatomian mukaisia, ja ne tarjoavat mukavan istuvuuden ja paremman elämänlaadun. 3D-tulostetut proteesit voidaan myös valmistaa murto-osassa perinteisten menetelmien vaatimasta ajasta. 3D-tulostuksen lisääntyvä saatavuus on johtanut siihen, että yritykset ovat räjähdysmäiseen kasvuun, kun ne käyttävät sitä luodakseen laitteita vammaisille ja sairauksista kärsiville ihmisille.