第一篇：對于3D打印技術(shù)在醫(yī)學領(lǐng)域應(yīng)用的認識

對于3D打印技術(shù)在醫(yī)學領(lǐng)域應(yīng)用的認識

首先，什么是3D打??？3D打印（3DP)即快速成型技術(shù)的一種，它是一種以數(shù)字模型文件為基礎(chǔ)，運用粉末狀金屬或塑料等可粘合材料，通過逐層打印的方式來構(gòu)造物體的技術(shù)。3D 打印技術(shù)出現(xiàn)在 20 世紀 90 年代中期，實際上是利用光固化和紙層疊等技術(shù)的最新快速成型裝置。它與普通打印工作原理基本相同，打印機內(nèi)裝有液體或粉末等“打印材料”，與電腦連接后，通過電腦控制把“打印材料”一層層疊加起來，最終把計算機上的藍圖變成實物。3D打印通常是采用數(shù)字技術(shù)材料打印機來實現(xiàn)的。常在模具制造、工業(yè)設(shè)計等領(lǐng)域被用于制造模型，后逐漸用于一些產(chǎn)品的直接制造，已經(jīng)有使用這種技術(shù)打印而成的零部件。該技術(shù)在珠寶、鞋類、工業(yè)設(shè)計、建筑、工程和施工（AEC）、汽車，航空航天、牙科和醫(yī)療產(chǎn)業(yè)、教育、地理信息系統(tǒng)、土木工程、槍支以及其他領(lǐng)域都有所應(yīng)用。近年來，隨著打印設(shè)備和打印材料的不斷研發(fā)，該技術(shù)在醫(yī)學中的應(yīng)用得到了長足的發(fā)展。

現(xiàn)階段，3D打印在醫(yī)療領(lǐng)域的應(yīng)用大致分為四個層次。一是快速成型層面，這個層面的應(yīng)用主要是根據(jù)數(shù)字影像資料打印出立體三維模型，幫助醫(yī)生分析病情，擬定手術(shù)方案。另外，立體三維模型便于醫(yī)生與患者溝通交流，這方面的應(yīng)用在技術(shù)上已逐漸成熟。二是利用3D打印技術(shù)制造出輔助手術(shù)工具或 器 械。由于每臺手術(shù) 的獨特性，需要特定的手術(shù)工具或器械以滿足醫(yī)生的特定需求，３Ｄ 打印技術(shù)為滿足個性化的手術(shù)器械提供了技術(shù)保障，可以制造出個性化的手術(shù)器械用于某例特定手術(shù)。三是3D打印技術(shù)可直接打印出植入體內(nèi)的修復(fù)體，即快速制造層面。在這個層面上打印出的個性化修復(fù)體可以植入到人體內(nèi)，更好地與病人的病灶結(jié)合，做到精準醫(yī)治疾病。四是組織工程生物活體的3D打印技術(shù)，可制造出具有生物活性的人體組織和器官，這是目前生物3D打印的研究熱點和研究方向。

在快速成型層面，日本筑波大學和大日本印刷公司組成的科研團隊2015 年 7 月 8 日宣布，已研發(fā)出用3D打印機低價制作可以看清血管等內(nèi)部結(jié)構(gòu)的肝臟立體模型的方法。據(jù)稱，該方法如果投入應(yīng)用就可以為每位患者制作模型，有助于術(shù)前確認手術(shù)順序以及向患者說明治療方法。這種模型是根據(jù) CT 等醫(yī)療檢查獲得患者數(shù)據(jù)用 3D打印機制作的。模型按照表面外側(cè)線條呈現(xiàn)肝臟整體形狀，詳細地再現(xiàn)其內(nèi)部的血管和腫瘤。由于肝臟模型內(nèi)部基本是空洞，重要血管等的位置一目了然。但由于價格昂貴等原因，利用3D打印技術(shù)制作的內(nèi)臟器官模型主要用于研究，在臨床上沒有得到普及。科研團隊表示，他們一方面爭取到 2016 年度實現(xiàn)肝臟模型的實際應(yīng)用；另一方面將推進對胰臟等器官模型制作技術(shù)的研發(fā)。

在臨床范圍，快速制造已被臨床醫(yī)生應(yīng)用與實例中。2014 年 8 月，北京大學研究團隊成功地為一名 12歲男孩植入了 3D 打印脊椎，這屬全球首例。據(jù)了解，這位小男孩的脊椎在一次足球受傷之后長出了一顆惡性腫瘤，醫(yī)生不得不選擇移除掉腫瘤所在的脊椎。不過，這次的手術(shù)比較特殊的是，醫(yī)生并未采用傳統(tǒng)的脊椎移植手術(shù)，而是嘗試先進的 3D 打印技術(shù)。此項手術(shù)取得了成功，北京大學第三醫(yī)院公開宣布，世界首個金屬 3D 打印定制 19 厘米人造脊椎植入順利完成。這也標志著中國 3D 打印技術(shù)正式開啟人工椎體時代。

3D打印技術(shù)的制造的假體植入人體在骨科應(yīng)用較為廣泛，技術(shù)較為成熟。３Ｄ 打印植入性假體主要包括顱骨、下頜骨、義齒、人工關(guān)節(jié)、骨小梁髂臼假體等。在顱面外科直接使用鈦合金３Ｄ 打印的費用很高，因此可先根據(jù)缺損顱骨的形狀、厚度打印出一個模具，然后運用倒模技術(shù)制作一塊與缺損部位高度吻合的鈦合 金人工骨。據(jù)２０１４年８月２８日中新社報道，中國陜西西京醫(yī)院的外科醫(yī)生為患者打印了一個３Ｄ 鈦網(wǎng)植入物，用于治療其從三樓墜落所致的左腦損傷。張慶福等采用醫(yī)用鈦合金３Ｄ 打印技術(shù)為１例下頜骨半側(cè)切除患者設(shè)計和制作了解剖形態(tài)高度個體化仿真的下頜骨植入體，取得了滿意效果。吳江等等利用逆向工程軟件制作出了全口義齒鈦基托的計算機模型，然后利用送粉方式 ３Ｄ 打印技術(shù)（四路送粉裝置）制造了全口義齒鈦基托。這種方式比傳統(tǒng)工藝更簡單，而且打印成形后的全口義齒鈦基托外形良好。王臻等針對提取的股骨髁關(guān)節(jié)軟骨三維輪廓數(shù)據(jù)進行了個體化人工半膝關(guān)節(jié)的計算機輔助設(shè)計，獲得了股骨髁關(guān)節(jié)的計算機三維模型，然后再將三維模型進行切片分層，使用 ＬＰＳ６００樹脂快速成型機打印出三維樹脂模型，通過對樹脂模型進行修整、拋光得到了個性化的人工半膝關(guān)節(jié)模型，經(jīng)過硅膠翻模、制作蠟?zāi)?、成殼、澆?后最終獲 得了鈦合 金 關(guān) 節(jié)。在 金 屬 ３Ｄ打印口腔假體方面，唐志輝采用金屬３Ｄ 打印機打印出了與牙齒相同的金屬牙，它可取代傳統(tǒng)方法制造出的標準種植體，可以完全根據(jù)口腔患者的牙齒形狀量身定制。

在發(fā)達國家，藥物與醫(yī)療設(shè)備的市場份額基本相等，而在中國，醫(yī)療器械遠低于藥品的市場份額，這就意味著中國的醫(yī)療設(shè)備還有很大的發(fā)展空間，３Ｄ 打印在骨科醫(yī)療行業(yè)的應(yīng)用為中國醫(yī)療器械的發(fā)展起到了不可替代的作用。目前，在新型生物材料和３Ｄ 打印個性化植入物方面還存在著很多問題。如醫(yī)療效果被不良媒體夸大、醫(yī)療注冊許可政策亟待突破、材料成本及種類的限制等。

但3D 打印技術(shù)作為一項具有開創(chuàng)性意義的技術(shù)，可以根據(jù)不同患者，快速便捷地制作出更個性化的假體，使人們獲得了重生的機會；其次，3D 打印用于復(fù)雜手術(shù)術(shù)前計劃制訂、手術(shù)模擬的廣泛應(yīng)用，提高了手術(shù)成功率等。但 3D 打印技術(shù)也存在一些問題與不足，比如所需材料價格極高，支架材料的可降解性及降解時間、孔徑大小都對其打印結(jié)果有影響。隨著信息技術(shù)的發(fā)展、新型材料和制作技術(shù)手段的增強，在未來臨床及科研的道路上，3D打印技術(shù)勢必會獲得突破性進展，發(fā)揮越來越大的作用。

第二篇：3D打印技術(shù)在醫(yī)學領(lǐng)域的應(yīng)用

3D打印技術(shù)在醫(yī)學領(lǐng)域的應(yīng)用

醫(yī)學模型快速建造。

醫(yī)學道具、模型、用品等材料可通過3D?打印獲得。利用3D打印技術(shù)，可將計算機影像數(shù)據(jù)信息形成實體結(jié)構(gòu)，用于醫(yī)學教學和手術(shù)模擬。傳統(tǒng)醫(yī)學教學模型制作方法時間長，且搬運過程容易損壞，使用3D?打印技術(shù)，可有效減少制作時間，根據(jù)需要隨時制作，并降低搬運損壞的風險。目前，3D打印醫(yī)學模型已獲得較好的技術(shù)支持，具備一定的打印速度，能使用多種材質(zhì)進行打印，應(yīng)用程度高，有著很好的應(yīng)用前景。

組織器官代替品制作。

人體組織器官代替物的材料要求很高，實現(xiàn)難度大。但目前已有一些成功案例，比如復(fù)制人體骨骼，制作義肢等。比如，人體某塊骨骼缺失或損壞需要置換，首先可掃描對稱的骨骼，形成計算機圖形并做對稱變換，再打印制作出相應(yīng)骨骼。與傳統(tǒng)方法相比，該技術(shù)不需要先制作模具，可直接打印，建造速度較快。這項技術(shù)可應(yīng)用于牙種植、骨骼移植等。身體軟組織器官制作亦取得進展，報道顯示，美國某大學已利用該技術(shù)制作出人造耳，與此同時，微型人體肝臟也已被成功制造。德國研究人員利用3D?打印機等相關(guān)技術(shù)，制作出柔韌的人造血管，并能使血管與人體融合，并同時解決了血管免遭人體排斥的問題。該技術(shù)的不斷進步和應(yīng)用的深入將有助于解決當前和今后人造器官短缺所面臨的困難。

臉部修飾與美容。

利用3D?打印技術(shù)制作臉部損傷組織，如耳、鼻、皮膚等，可以得到與患者精確匹配的相應(yīng)組織，為患者重新塑造頭部完整形象，達到美觀效果。首先掃描臉部建立起3D計算機數(shù)據(jù)，醫(yī)生可以制作出患者所缺少的部位，重現(xiàn)原來面貌。比起傳統(tǒng)技術(shù)，該方法更精確，材質(zhì)選擇更加多樣化。隨著3D打印技術(shù)所支持材質(zhì)的增多，打印質(zhì)量的精細化，以及美容市場的壯大，臉部修飾與美容應(yīng)用將有更加廣闊的天地，應(yīng)用水平亦將得到進一步提高。

第三篇：3D打印技術(shù)在建筑工程領(lǐng)域的應(yīng)用前景

3D打印技術(shù)在建筑工程領(lǐng)域的應(yīng)用前景

科技改變生活，科技提高效率，科技創(chuàng)造價值。隨著科技進步，如今越來越多的新技術(shù)、新工藝、新材料被應(yīng)用到建筑工程領(lǐng)域，極大地提高了工程建設(shè)的質(zhì)量和效率。3D打印技術(shù)正是科技發(fā)展的產(chǎn)物，自打其研制誕生以來，就不斷地吸引人們的眼球，受到各行各業(yè)的廣泛關(guān)注，打印食物、打印機械零件甚至打印手槍等不一而足。3D打印技術(shù)先后進入了牙醫(yī)、珠寶、醫(yī)療行業(yè)，人們希望利用3D打印等先進制造技術(shù)快速制產(chǎn)品，借此提升執(zhí)行任務(wù)的速度并降低成本，3D打印技術(shù)未來應(yīng)用的范圍會越來越廣。如今也有建筑工程人員將這項技術(shù)應(yīng)用到建筑領(lǐng)域，并取得了一定成效。

一、3D打印技術(shù)

（一）3D打印技術(shù)的概念。我們都知道文字圖片打印機，它們是平面的二維打印，3D打印就是在普通的二維打印的基礎(chǔ)上再加一維。與普通打印機工作原理基本相同，區(qū)別在于只是打印材料有些不同，普通打印機的打印材料是墨水和紙張，而3D打印機內(nèi)裝有金屬、陶瓷、塑料、砂以及尼龍玻纖、耐用性尼龍材料、石膏材料、鋁材料、鈦合金、鍍銀、鍍金、橡膠類材料等不同的“打印材料”，是實實在在的原材料。3D打印機工作時先像普通打印一樣，在一個平面上將塑料、金屬等粉末狀材料打印出一層，然后再將這些可黏合的打印一層一層的粘起來。通過每一層不同的“圖形”的累積，最后就形成了一個三維物體。就像搭積木一樣，一層一層的累積起來后，就完成了一個設(shè)計好的立體的樣子。3D打印技術(shù)就是快速成形技術(shù)的一種，它運用粉末狀金屬或塑料等可粘合材料，通過一層又一層的多層打印方式，來構(gòu)造零物件。模具制造、工業(yè)設(shè)計常將此技術(shù)用于建造模型，現(xiàn)在正向產(chǎn)品制造的方向發(fā)展，形成直接數(shù)字化制造。

（二）3D打印技術(shù)的現(xiàn)實意義。首先，大幅度提高工作效率。根據(jù)模型的尺寸以及復(fù)雜程度，傳統(tǒng)方法制造出一個模型通常需要數(shù)小時到數(shù)天，而用三維打印的技術(shù)則可以將時間縮短為數(shù)個小時，開辟了快速成型的新途徑。其次，降低成本。傳統(tǒng)的制造技術(shù)如注塑法可以降低成本大量制造聚合物產(chǎn)品，而三維打印技術(shù)則可以以更快、更有彈性以及更低成本的辦法生產(chǎn)數(shù)量相對較少的產(chǎn)品。再次，打印的物品逼真。因為3D打印機的分辨率對大多數(shù)應(yīng)用來說已經(jīng)足夠，并且是三維的，所以打印出發(fā)產(chǎn)品例如模型十分逼真。今天的3D打印能復(fù)制出與原物一模一樣的實物出來。最后，給設(shè)計者帶來更多的想象空間。

二、3D打印技術(shù)在建筑領(lǐng)域的應(yīng)用

（一）建筑設(shè)計領(lǐng)域應(yīng)用

3D打印實際就是快速成型技術(shù)的應(yīng)用，快速成型技術(shù)是特種加工技術(shù)中具有代表性的一種，它是集數(shù)控、機械CAD／CAM技術(shù)、激光加工、新材料科學等多種新型技術(shù)為一體的新技術(shù)。由于3D打印成品的可塑性非常強，從二維到三維，3D打印可以精確到600dpi，每層0.01毫米的厚度，幾乎任何復(fù)雜的結(jié)構(gòu)

都可以輕松打印出來，于是許多建筑設(shè)計師將該技術(shù)用于建筑與市政布局模型、工業(yè)設(shè)計的快速成型。

以往建筑設(shè)計師制作模型和3D效果圖都是手勾草圖，現(xiàn)在，3D打印提供了一種與傳統(tǒng)的3D效果圖、建筑模型等建筑造型表現(xiàn)方式不同的、全新的操作模式，它將讓模型作為建筑師矯正設(shè)計的手段這一初衷獲得新生。整個建筑模型制造過程分為三個階段：拍照、建模、打印。這種操作方式比用軟件畫圖、按照圖紙仿形雕刻更精確、更快捷。

（二）建筑市場開發(fā)應(yīng)用

1.建設(shè)方案初始設(shè)計階段。我們知道通過看2D圖想象3D空間確實比較困難，需要有豐富的空間想象力。3D打印模型在這一點不僅非常有用，而且還可以有效傳達想法，根據(jù)各方討論意見隨時改變。例如在做城市綜合體、交通綜合體等這種大體量建筑群開發(fā)初始階段，就需要研究這些綜合體建成后會對周圍的建筑和城市空間有何影響。最好的、最有效的做法就是給出模型，用以直觀真實的展現(xiàn)建成后的情景，3D打印機具有這方面的極大優(yōu)勢。

2.建設(shè)提交方案成果階段。建筑工程每個設(shè)計階段的任務(wù)終將形成一個連貫一致的設(shè)計，包括方案、成本、準則等所需要求。如果用3D模型完成空間、環(huán)境設(shè)計，就相當一個縮微版的建筑與環(huán)境原型再現(xiàn)，必然會得到建設(shè)方和公眾的接受，也可避免因為設(shè)計者的疏忽造成的失敗建筑。

3.項目技術(shù)設(shè)計和營造階段。隨著建筑項目的開展，3D打印模型的輔助設(shè)計功能也隨著改變，轉(zhuǎn)向項目的技術(shù)設(shè)計和細部處理、風格展現(xiàn)，比如內(nèi)飾、外飾的材料、風格、空間內(nèi)部的陳設(shè)和裝飾物品，使之更加深化細致。

4.建設(shè)項目成果展示。3D打印模型不僅是設(shè)計過程和項目施工過程中所用的工具，也可作最終展示。設(shè)想在一間設(shè)計公司的展廳內(nèi)，陳列著這家公司完成的許多項目縮微模型，他們就是窗外真實城市景觀的真實再現(xiàn)，這些模型就能贏得潛在客戶的信任，給設(shè)計者帶來新的收益機會。

（三）在建筑構(gòu)件方面的應(yīng)用。如今有一些建筑師將3D打印技術(shù)應(yīng)用于建筑構(gòu)件。起初，建筑師采用SLS（選擇性激光燒結(jié)）3D打印技術(shù)按照設(shè)計的尺寸分段打印各個節(jié)點，然后將其組裝起來。SLS3D打印技術(shù)能夠滿足建筑所需要的美學和結(jié)構(gòu)方面的需求。

（四）在制造實體建筑方面的應(yīng)用。也就是用3D打印技術(shù)來蓋房子。采用的方法是分段打印組裝方式，即建筑模塊化，在工廠里每塊打印好，最后一起現(xiàn)場組裝。與建設(shè)傳統(tǒng)房屋一樣，打印房子之前首先需要打下地基；接著，打印機根據(jù)圖紙打印墻體結(jié)構(gòu)，同時預(yù)留“梁”與“柱”澆筑的空間；最后，在預(yù)留空間置入鋼筋、灌注混凝土，在墻體的中空部分填充保溫材料。這種打印實體建筑在我國也有案例，肉眼觀察，這些3D打印房與普通房屋有著明顯的區(qū)別：它們的墻體有著類似雕飾的紋路，或橫向或縱向，而整體效果宛如制作奶油蛋糕時擠出的奶油被一層一層堆疊起來。

三、3D打印技術(shù)在建筑工程領(lǐng)域的應(yīng)用前景分析

3D打印技術(shù)在建筑工程領(lǐng)域的應(yīng)用還有較長的路要走，特別是在實體建筑打印方面還面臨諸多挑戰(zhàn)。

首先，打印材料的限制。3D打印機使用的是真實的金屬、陶瓷、塑料、尼龍玻纖等材料，雖然可以實現(xiàn)塑料、某些金屬或者陶瓷打印，但打印的材料都是比較昂貴和稀缺的。另外，打印機也還沒有達到成熟的水平，無法支持日常生活中所接觸到的各種各樣的材料。雖然研究者們在一些打印材料上已經(jīng)取得了一定的進展，但除非這些進展達到成熟并有效，否則材料依然會是3D打印的一大障礙。

其次，打印機器的限制。3D打印技術(shù)在重建物體的幾何形狀和機能上已經(jīng)獲得了一定的水平，幾乎任何靜態(tài)的形狀都可以被打印出來，但是那些運動的物體和它們的清晰度就難以實現(xiàn)了。但最基本的困難在于尺寸。2維打印大家都常用，一個最根本的常識就是，輸出尺寸越大，打印機本身就越大，那么打印機的噴頭活動范圍要能夠覆蓋全幅的輸出尺寸，那么必然會大一圈。在3維打印領(lǐng)域，這意味著：如果打印住宅則打印機需要比你的住宅大一圈。機器越大越難制造，更重要的是機器越大，打印精度和打印速度就會越差。所以現(xiàn)階段解決3d打印房屋的一些基本問題：材料，控制，精度等。

再次，3D打印建筑的安全問題。一方面，3D打印技術(shù)能否把房屋的梁體、墻體和柱體做到和傳統(tǒng)行業(yè)一樣堅固，還有待檢驗。另一方面，建筑的抗震性。現(xiàn)在一般使用超輕的全新材料，打印的房子自重會小于傳統(tǒng)房屋，抗震性也就更好，但如果打印房的自重大于普通房屋，抗震性的問題就值得考慮了。再一方面，建筑的耐撞擊性，不管怎樣由于材料的關(guān)系，打印的建筑的耐撞擊性可能不如傳統(tǒng)房屋。國家尚未對3D打印建筑出臺相關(guān)標準，這使得3D打印房的安全性、抗震性等性能無法得到檢驗。

因此，短期內(nèi)，3D打印技術(shù)不可能完全替代傳統(tǒng)建筑方式。一種較大的可能是新技術(shù)與傳統(tǒng)工藝互為補充，在鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)的基礎(chǔ)上結(jié)合3D打印技術(shù)，建造一些科幻建筑、概念建筑等。但在設(shè)計體系、模型制作、鋼筋混凝土很難塑造的個性的效果方面，3D打印卻能發(fā)揮不可替代的作用。

第四篇：3D打印技術(shù)及其在地學信息領(lǐng)域應(yīng)用進展

3D打印技術(shù)及其在地學信息領(lǐng)域應(yīng)用進展

作 者：繆謹勵、劉文斐

單 位：中國地質(zhì)調(diào)查局發(fā)展研究中心、國土資

源部地質(zhì)信息技術(shù)重點實驗室

地 址：北京市西城區(qū)阜外大街45號院 郵 編:100037

摘 要： 3D打印在三維建模方面是一種革命性的進步技術(shù)。在地質(zhì)建模方面可以應(yīng)用3D打印技術(shù)將地理信息數(shù)據(jù)打印成實體模型。例如地質(zhì)模型、地形地貌模型、地理信息系統(tǒng)模型、房地產(chǎn)3D沙盤模型。3D打印技術(shù)在地質(zhì)新方面的應(yīng)用在日益發(fā)展。關(guān)鍵詞：3D打印、三維建模、實體模型

3D打印技術(shù)近年來得到普遍關(guān)注。目前，國外3D打印技術(shù)在各領(lǐng)域的應(yīng)用已取得明顯進展，而在國內(nèi)，3D打印技術(shù)還沒有得到全面應(yīng)用。就地學信息領(lǐng)域而言，僅在個別部門得到初步應(yīng)用。

一、3D打印技術(shù)簡介

（一）發(fā)展歷史

3D打印技術(shù)最早誕生于1986年美國人查爾斯.豪爾（Charles W.Hull）申請的專利。作為3DSystems公司的創(chuàng)始人，查爾斯.豪爾推出了第一款工業(yè)化的3D打印設(shè)備。80年代末期，出現(xiàn)了熔融層積成型技術(shù)（FDM）與選擇性激光燒結(jié)（SLS），并于1992年售出了第一臺基于熔融沉積成型技術(shù)的3D打印設(shè)備。同年，DTM公司也將選擇性激光燒結(jié)技術(shù)生產(chǎn)的產(chǎn)品推向市場。1993年，美國麻省理工學院啟動研究“三維打印技術(shù)”，并于1995年推出了第一款產(chǎn)品。隨后，一款具有里程碑意義的3D打印機產(chǎn)品--Spectrum Z510于2005年推出，這是第一款能夠?qū)崿F(xiàn)高分辨率彩色3D打印的設(shè)備。此后，世界上推出了幾十種不同的3D打印制造工藝方法，其成本也逐年降低。

（二）工作原理

3D打印技術(shù)的工作原理與傳統(tǒng)的噴墨打印技術(shù)基本相似，均為基于原料噴射堆疊成型技術(shù)。3D打印的主要流程：應(yīng)用計算機軟件設(shè)計三維模型藍圖，通過電腦輔助設(shè)計技術(shù)（CAD）完成一系列的數(shù)據(jù)切片，然后將這些切片信息發(fā)送至3D打印機，對描述打印對象相關(guān)屬性 的數(shù)據(jù)文件（如STL文件或者CAD文件）進行快速處理，最后用液化、粉末化或絲化的薄層材料逐層連續(xù)地進行堆疊，每層材料只有0.1mm-0.2mm厚，層與層之間通過特殊的液體粘合劑進行粘合，并完成固結(jié)，直至“打印”出成型的固態(tài)實體模型。

（三）優(yōu)缺點

3D打印技術(shù)在三維模型的模擬方面取得了革命性進步。由于3D打印不需要生產(chǎn)線，既節(jié)省了模具制作時間，縮短了生產(chǎn)周期，又減少了前期模型各部件設(shè)計及粘合的成本消耗，同時也在一定程度上減少了材料的浪費。另外，3D打印技術(shù)具有一次成型，快速個性化定制等特點，在小批量、多品種的生產(chǎn)中占有優(yōu)勢。充分利用3D打印機，消除修改磨具的制作成本消耗，能夠使開發(fā)成本節(jié)約10倍以上，同時縮短產(chǎn)品開發(fā)周期至1/3，同時在制作的過程中無需考慮工具的路徑和脫模的方式。

3D數(shù)字可視化技術(shù)能夠成功地將真實環(huán)境下的目標對象呈現(xiàn)于虛擬環(huán)境之下。而3D打印技術(shù)制作的三維實體物理模型能夠輔助用戶更好地理解目標對象在現(xiàn)實世界中不同維度下的形態(tài)。事實上，3D打印技術(shù)在舒適度、基于目標對象特征的探索、分析和實現(xiàn)大規(guī)模討論的可行性簡易程度、以及對用戶專業(yè)素質(zhì)的要求等方面明顯優(yōu)于3D數(shù)字可視化技術(shù)。

然而，3D打印技術(shù)還存在一些技術(shù)難點，如3D打印數(shù)據(jù)、粉末材料和液體粘合劑的準備過程復(fù)雜，3D打印機易用性差等問題。STL格式數(shù)據(jù)輸入的過程很難實現(xiàn)用戶可視化，并且處理后輸出的數(shù)據(jù)還需進行一系列用戶不可見的不規(guī)則數(shù)據(jù)自動化清理過程。由于3D打印產(chǎn)業(yè)不斷發(fā)展帶來的社會安全和知識產(chǎn)權(quán)保護等問題，也可能影響3D打印技術(shù)的發(fā)展進程。

（四）工藝分類

目前，比較成熟的主流3D打印技術(shù)有十余種，其中SLA快速成型技術(shù)是目前應(yīng)用最廣、精度最高的快速成型方法。每種技術(shù)都有其各自的優(yōu)勢和劣勢。還有一些不常用的技術(shù),如多噴嘴建模系統(tǒng)、V Flash Printer、Desktop Factory、DLP激光成型技術(shù)、UV紫外線成型技術(shù)、實體磨削固化（SGC）、數(shù)碼堆疊成型技術(shù)（DBL）、三維焊接（3DW）、直接鑄殼成型技術(shù)（DSPC）、直接金屬成型技術(shù)（DMD）等工藝方法。

二、3D打印技術(shù)的應(yīng)用現(xiàn)狀

3D打印在制造業(yè)已經(jīng)悄然興起，隨著3D打印技術(shù)社會需求量的逐年增加，3D打印機的價格逐年降低。截至2010年初，中國3D打印設(shè)備使用量占亞洲總額的30.4%，占世界總額的3%。

（a）（b）

圖 1（a）美國佛羅里達州邁阿密的The Realization Group 多維可視化服務(wù)公司采用ZPrinter 310 Plus 制作了這款28 英寸高的邁阿密“The Met”建筑物模型，所用時間和成本為傳統(tǒng)建筑模型制作方法的四分之一。（b）南非德班千禧塔(F.A.D Publishers)以及南非斯坦陵布什大學學生使用ZPrinter 310打印機根據(jù)實際工程參數(shù)制作的千禧塔三維模型。

3D打印技術(shù)在許多領(lǐng)域均有涉及。生物化學醫(yī)療方面，3D打印技術(shù)可以將CT 和MRI 掃描數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)化成三維模型，以供學術(shù)和臨床用途，包括手術(shù)方案的制定、醫(yī)學假肢或生物體植入物的設(shè)計，還有比較新興的“三維細胞打印”和“仿生定制”等，使活細胞打印有可能在未來成為現(xiàn)實。3D打印技術(shù)還可打印化學反應(yīng)容器，可產(chǎn)生新的化學化合物。3D打印技術(shù)可以復(fù)制無法翻模、不適于翻模、以及局部殘缺的文物，對于重建古生物化石、考古學復(fù)原文化古跡和珍貴藝術(shù)品意義重大。由于3D打印技術(shù)可用于復(fù)雜形狀、尺寸微細、特殊性能的零部件和構(gòu)件制造，對于結(jié)構(gòu)復(fù)雜、成本高昂的航空航天零件，一旦出現(xiàn)瑕疵或缺損，只能整體更換，可能造成數(shù)十萬、上百萬元損失。而通過3D打印技術(shù)，可以用同一材料將缺損部位修補成完整形狀，修復(fù)后的性能不受影響，大大節(jié)約了時間和資金。另外，美國航空航天局（NASA）正在研究食物3D打印機，目的是研發(fā)新的方式來生產(chǎn)營養(yǎng)食品，并可在漫長的航天任務(wù)中進行儲存。3D打印成型的建筑項目模型能讓建筑設(shè)計師從創(chuàng)造性和空間感方面考慮問題，有助于與負責按設(shè)計施工的工程師之間進行良好的溝通。3D模型也可用于各學科的教學和科研。在北美的一些中學、普通高校和軍事院校，3D打印機已經(jīng)被應(yīng)用于

教學和科研，其中以麻省理工學院尤為領(lǐng)先。同時，位于南非的斯坦陵布什大學工業(yè)工程系也驗證了3D打印技術(shù)在教育領(lǐng)域的價值。3D打印技術(shù)在資源、能源開采領(lǐng)域也逐漸得到推廣。中國石化工程技術(shù)人員首創(chuàng)的“礁灘相儲層開發(fā)精細描述技術(shù)”，將3D打印技術(shù)制作的地下儲層精細的三維地質(zhì)模型，應(yīng)用于普光天然氣田的鉆井設(shè)計，鉆井成功率達100%，從而解決了世界難題。

三、3D打印技術(shù)在地學信息領(lǐng)域的應(yīng)用

（一）基于地理信息數(shù)據(jù)制作各種三維實體模型

3D打印技術(shù)能夠準確地區(qū)分土地、水體、建筑物和其它地形特征，特別是復(fù)制一個復(fù)雜的等比例自然地形結(jié)構(gòu)或城市構(gòu)造，使3D打印技術(shù)在地學信息技術(shù)領(lǐng)域的應(yīng)用深度逐漸增加。對于大面積的地理結(jié)構(gòu)圖，可將地理模型分段處理，逐塊打印，最終拼接到一起。應(yīng)用3D打印技術(shù)可以將地理信息數(shù)據(jù)打印成多種實體模型：

1.地質(zhì)模型：輔助工程人員了解不同地層在水平和垂直方向上的屬性特征、礦體特性、地下水概況和各深度的蓄水層構(gòu)造。

2.地形地貌模型：提高了商談復(fù)雜解決方案的效率。

3.地理信息系統(tǒng)模型：迅速、高質(zhì)量地呈現(xiàn)鄉(xiāng)村、城市、地形地圖。4.房地產(chǎn)3D沙盤模型：不僅外觀精細準確，內(nèi)部結(jié)構(gòu)也符合標準比例尺。

（a）（b）

圖 2（a）應(yīng)用3D打印技術(shù)生成的描述地形和地下地質(zhì)情況的3D模型；（b）應(yīng)用3D打印技術(shù)在水晶玻璃中生成的洞穴幾何形狀及根據(jù)地震數(shù)據(jù)生成的彩色3D模型

（二）應(yīng)用3D打印技術(shù)呈現(xiàn)GIS圖層的技術(shù)難點

通過3D打印技術(shù)呈現(xiàn)GIS數(shù)據(jù)的技術(shù)仍處于起步階段，存在一定的技術(shù)難題，主要包括：

1.需要將大量不同種類的地理空間數(shù)據(jù)格式轉(zhuǎn)換成STL文件格式。

2.減少在DEM數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換為STL文件格式過程中的數(shù)據(jù)丟失。STL格式文件是目前3D打印機識別的幾種文件格式之一。研究人員正在通過使用各種軟件和方法分幾個階段獲取3D STL格式的數(shù)據(jù)。已經(jīng)成功的一種是將DEM ASCII XYZ直接轉(zhuǎn)換成3D STL 數(shù)據(jù)。

3.3D打印技術(shù)本質(zhì)上并不是一個廉價的技術(shù)手段，因此在制作實體三維物理模型時，一定要估算打印材料的使用量。

4.3D打印技術(shù)可以制作高精度、高分辨率的實體模型，但同時也可能丟失一部分細節(jié)特征。模型打印過程中，材質(zhì)層堆疊的寬度將決定打印的分辨率，以及模型壁的最小厚度極限值。

5.用戶需要提前準備好3D數(shù)字模型用于3D打印數(shù)據(jù)輸入。

6.原始GIS數(shù)據(jù)被打印成3D模型后，數(shù)據(jù)的屬性被整合壓縮。但是有時研究人員需要研究數(shù)據(jù)的個別屬性，需要重新返回平面地圖--參考初始平面形態(tài)。

（三）3D打印技術(shù)與虛擬三維城市模型(CityGML)的聯(lián)系

空間數(shù)據(jù)的可視化進程經(jīng)歷了一系列發(fā)展階段。起初，僅能應(yīng)用2D紙質(zhì)地圖以固定比例的非交互式的靜態(tài)模式，對現(xiàn)實事物進行二維展示。隨著信息技術(shù)的問世，這些2D地圖可以被掃描至計算機，生成可根據(jù)需求進行適度縮放的非交互式數(shù)字2D圖像，而虛擬世界的比例尺寸概念成為當時的技術(shù)挑戰(zhàn)。隨著地理空間信息技術(shù)的提出，附加相應(yīng)非空間屬性的交互式2D數(shù)據(jù)得以生成。GIS技術(shù)的進一步發(fā)展，成功創(chuàng)建了交互式3D數(shù)據(jù)和附加相應(yīng)屬性的虛擬模型。緊接著，三維建模功能迎來了一系列快速的進步和技術(shù)革新，在此基礎(chǔ)上提出了3D模擬漫游概念，并應(yīng)用相關(guān)軟件生成動態(tài)視頻。隨后，隨著硬件的進步，3D打印機的問世很大程度上縮短了三維實體物理模型的生成時間，使之前不可能實現(xiàn)的目標對象制作過程變得簡單易行。

CityGML是一種用于虛擬三維城市模型數(shù)據(jù)交換與存儲的格式,是開放地理空間信息聯(lián)盟OGC認可的標準。與其它3D矢量格式相比，CityGML是表達現(xiàn)實世界的通用拓撲模型。對于特定的領(lǐng)域，CityGML也可以在保存語義互操作性的前提下提供拓展機制來豐富具有識別功能的數(shù)據(jù)。目標應(yīng)用領(lǐng)域明確包括了城市和景觀規(guī)劃、建筑設(shè)計、旅游和休閑活動、三維地籍圖，可采用5個連續(xù)的分辨率等級（LOD0-LOD4），打印精度從≤0.2 m至≤5 m不等?，F(xiàn)階段許多城市都根據(jù)CityGML建立了3D城市模型，如德國的柏林市和荷蘭的阿珀爾多倫市。

四、3D打印技術(shù)在地學空間信息領(lǐng)域應(yīng)用的發(fā)展趨勢

當前，3D打印技術(shù)在地學空間信息領(lǐng)域的應(yīng)用主要朝著三個新方向發(fā)展：

1.3D打印技術(shù)生成的房地產(chǎn)3D沙盤模型，不僅外觀細節(jié)精確，分辨率較高，內(nèi)部結(jié)構(gòu)也符合標準比例尺，從而極大地提升規(guī)劃和設(shè)計的參考價值。隨著國內(nèi)有關(guān)3D打印產(chǎn)業(yè)政策的輿論呼聲日漸高漲，房地產(chǎn)領(lǐng)域在應(yīng)用3D打印技術(shù)向消費者和規(guī)劃設(shè)計人員進行展示的標準化問題會獲得新進展，國家科技部的相關(guān)負責人已經(jīng)表示，將會制定有關(guān)的3D打印行業(yè)規(guī)范及相關(guān)政策。

2.3D地質(zhì)沙盤也有助于對建筑地基、地下空間構(gòu)造、隧道等地質(zhì)數(shù)據(jù)集成的理解。應(yīng)用3D打印技術(shù)可快速生成三維地質(zhì)礦產(chǎn)模型，幫助地質(zhì)和礦山開發(fā)人員了解地質(zhì)礦體情況。3D打印技術(shù)在一些技術(shù)較發(fā)達的國家的地學研究領(lǐng)域已有實踐，在地下礦床油氣田結(jié)構(gòu)可視化、地質(zhì)研究、野外環(huán)境分析、礦產(chǎn)資源能源開采以及軍事指揮中，均有了許多成熟的應(yīng)用。

3.地理空間信息科學研究需要更高三維精細度的3D模型。目前，全球最為流行的專業(yè)3D打印機是Zprinter系列產(chǎn)品，這種型號的打印機可以很好地兼容地理空間信息模型的輸出，并支持全彩打印，從而將地質(zhì)結(jié)構(gòu)的三維實體特性清晰細致地展現(xiàn)出來，其效率很高。

世界著名商業(yè)建筑設(shè)計公司Jerde 在波蘭華沙“Zlote Tarasy”項目的波狀玻璃屋頂設(shè)計以及加利福尼亞州“Morongo 娛樂場耀眼天蓬”設(shè)計時，其效率呈“指數(shù)式”提升。麻省理工學院也將Z Corp.3D打印機應(yīng)用于教學和科研中。不僅提升了學生教育體驗的效益，同時也完善了建筑設(shè)計等相關(guān)專業(yè)的尖端課程，增強了與世界頂級研究機構(gòu)及重點實驗室的緊密聯(lián)系。國內(nèi)的一些測繪裝備類企業(yè)，也積極在為國內(nèi)的3D打印技術(shù)提供著硬件、軟件技術(shù)和精準測繪數(shù)據(jù)上的支持，可以清晰地打印出高標準的模型。

3D打印技術(shù)被視為地學信息技術(shù)領(lǐng)域最大眾化的發(fā)展方向。英國Terrainator.com地圖平臺是一家打印3D地圖工藝產(chǎn)品的網(wǎng)站。用戶可以在網(wǎng)站提供的地圖中，按照一定的比例尺圈定區(qū)域，提交給地圖平臺，系統(tǒng)會自動生成三維地形結(jié)構(gòu)圖。網(wǎng)站會根據(jù)該區(qū)域的版圖面積、地形復(fù)雜程度和一些定制化的要求為用戶打印出三維地形模型。目前，該地圖平臺僅支持美國大部分地區(qū)、加拿大西部、英國及歐洲少數(shù)國家的部分地區(qū)。除此之外，美國網(wǎng)站Landprint.com則是一個明碼標價出售3D地理模型和地形模型的公司，主要出售夏威夷群島、世界著名山峰、著名國家公園和月球隕石坑四個類型的3D模型，比如圣海倫斯火山的3D地形模型可賣到195美元的高價。同樣，該公司也提供3D地形定制化服務(wù)，滿足客戶的特殊需求。

3D打印技術(shù)在地學信息領(lǐng)域應(yīng)用日趨廣泛，并且技術(shù)上已經(jīng)日臻完善，必將在地質(zhì)調(diào)查三維模擬和地質(zhì)勘查三維模型成果輸出方面發(fā)揮重要作用。

(轉(zhuǎn)自中國勘測聯(lián)合網(wǎng)：004km.cn 技術(shù)百科)

第五篇：3D打印技術(shù)在醫(yī)療料領(lǐng)域的應(yīng)用

3D打印技術(shù)在醫(yī)療料領(lǐng)域的應(yīng)用

機械1202 馬也 3120301052 摘要：3D打印，即快速成型技術(shù)的一種，它是一種以數(shù)字模型文件為基礎(chǔ)，運用粉末狀金屬或塑料等可粘合材料，通過逐層打印的方式來構(gòu)造物體的技術(shù)。3D打印技術(shù)能夠根據(jù)不同患者需要快速精確制備適合不同患者的個性化生物醫(yī)用高分子材料,并能同時對材料的微觀結(jié)構(gòu)進行精確控制.本文介紹了3D打印技術(shù)在醫(yī)療領(lǐng)域的應(yīng)用。

關(guān)鍵詞：快速成型技術(shù)，3D打印，醫(yī)療。

Abstract: 3D print, i.e., a technique of rapid prototyping, which is a digital document based on the model, the use of powdered metal or plastic material may be an adhesive, layer by layer manner by printing techniques to construct the object.3D printing technology for fast and accurate preparation of patients according to different needs of different patient, personalized biomedical polymer materials and the microstructure of the material can simultaneously be precisely controlled.This article describes 3D printing technology in the medical field.Keywords: rapid prototyping, 3D printing, medical.前言

3D打印是一項20世紀80年代后期逐漸興起的新型數(shù)字化成型技術(shù)V-3]其基本加工原理是:根據(jù)計算機輔助設(shè)計(CAD)模型或斷層掃描(CT)形成的數(shù)據(jù)，在電腦程序控制下，基于離散、堆積成型的原理，通過“分層打印、逐層疊加”的方式，對材料進行精確堆積以快速加工制造任意形狀的3D復(fù)雜物體(見圖1)3D打印技術(shù)具有能夠按照設(shè)計的模型構(gòu)建特定空間結(jié)構(gòu)的能力，并能在制備材料時對其微觀結(jié)構(gòu)進行精確控制。這種具有獨特優(yōu)勢的新興技術(shù)，正在越來越廣泛地影響著各行各業(yè)的發(fā)展。

近年來，3D打印技術(shù)在生物醫(yī)用材料應(yīng)用領(lǐng)域的研發(fā)已得到越來越多的關(guān)注，并取得了諸多成就。研究人員可根據(jù)不同患者的需求，采用3D打的個性化生物材料。在理論創(chuàng)新方面，提出了“生物印刷”的概念，即將3D打印技術(shù)和生物工程技術(shù)結(jié)合起來，將材料科學、生命科學與印刷技術(shù)相融合，為研究組織工程學在3D尺度上與人體器官和組織相似的三維實體相匹配進行精確控制提供了新的思路和方法。導(dǎo)電聚合物具有獨特的電活性和導(dǎo)電性特點，不僅可用作藥物、基因載體;在電刺激條件下，尚可調(diào)節(jié)細胞的豁附、遷移、增殖及分化等其他功能，在“生物印刷”技術(shù)中具有重要的研究意義。危巖及其課題組著重于導(dǎo)電聚合物材料的研發(fā)，取得了豐富的成果，并歸納了“生物印刷電子材料”技術(shù)的核心，即采用3D打印技術(shù)將具有電活性的材料制備成生物醫(yī)用支架，繼而在此支架上實現(xiàn)可以調(diào)控和優(yōu)化的可控細胞和組織生長，最終獲得有生物功能的新產(chǎn)品或新技術(shù)，以應(yīng)用醫(yī)學檢測、診斷和治療。這些成果對3D打印技術(shù)在醫(yī)療行業(yè)的發(fā)展產(chǎn)生了巨大的促進作用。

一、3D打印在醫(yī)療臨床應(yīng)用案例

（一）、3D打印用于足踝手術(shù)手術(shù)風險降低

3D打印出的骨頭和患者真實的骨頭在外形上可以實現(xiàn)1：1的效果，相當于是將患處的骨頭“搬運”了出來。武漢大學人民醫(yī)院骨三科主任李亞明教授介紹，涉及到足踝關(guān)節(jié)等復(fù)雜部位時，傳統(tǒng)影像報告的局限性往往讓專家們“眼見不一定為實”。如何矯形、切口如何設(shè)計、要涉及哪些關(guān)節(jié)，這些都不十分明確。醫(yī)生只能依靠以往的經(jīng)驗一點點地截骨，導(dǎo)致患者的創(chuàng)傷和風險也隨之增加。

（二）、“3D打印技術(shù)”進入先心病治療

3D打印制造的人類骨骼組織，為越來越多的患者解除病痛。近日，復(fù)旦大學附屬中山醫(yī)院心外科課題組首次將3D打印技術(shù)應(yīng)用于經(jīng)導(dǎo)管主動脈瓣置換手術(shù)(TAVI)，成功為一例77歲高齡的主動脈瓣重度狹窄合并關(guān)閉不全患者實施了TAVI規(guī)劃與導(dǎo)航。3D打印技術(shù)則可將患者的二維影像數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)化成栩栩如生且實物大小的心臟模型呈現(xiàn)于醫(yī)生眼前，并可提供更多傳統(tǒng)影像學檢查難以顯示的豐富信息，從而將上述復(fù)雜過程大大簡化和標準化，使得手術(shù)更準確安全。

（三）、3D技術(shù)應(yīng)用于癌癥切除

隨著第三代3D打印技術(shù)的發(fā)展，3D打印技術(shù)在制作組織器官的代替品上也日趨成熟。3D打印技術(shù)在準確定位病灶與重要脈管結(jié)構(gòu)的關(guān)系上發(fā)揮了重要作用，不但可以快速制造出與術(shù)中大小位置完全一致的透明化3D模型，也使外科醫(yī)生跳出“憑空想象”的窘境，在術(shù)前即可從多維度真實預(yù)見術(shù)中情形，明確重要管道的走行，制定手術(shù)路徑和程序并預(yù)演手術(shù)。在3D打印技術(shù)的輔助下，外科醫(yī)生可借助肝臟及解剖機構(gòu)的3D圖形，精確定位病灶并確定手術(shù)路徑，實現(xiàn)完整切除病灶和避免重要解剖結(jié)構(gòu)損傷的多目標優(yōu)化。

以前只能通過電腦實現(xiàn)的3D效果，現(xiàn)在通過3D打印后1∶1的比例將模型帶入手術(shù)室與術(shù)中進行比對，實時引導(dǎo)重要管道的分離和病灶的切除，提高手術(shù)的根治性切除率，同時降低手術(shù)風險，最終實現(xiàn)患者獲益最大化。這種方式也有助于術(shù)中討論以及對年輕醫(yī)生進行培訓。

目前在醫(yī)院成功切除的10例膽道癌癥患者中，有6名在傳統(tǒng)治療評估中是無法進行切除手術(shù)的，但通過3D打印技術(shù)后，成功進行切除手術(shù)，其中還有幾名4期癌癥患者，經(jīng)過切除后可存活5年以上。

（四）、3D打印應(yīng)用于牙科

“如今，3D打印技術(shù)已經(jīng)應(yīng)用于正畸牙套制作。”高楊說，別小看了這個塑料牙套，它可是高科技產(chǎn)品。無托槽隱形矯治器就是3D打印技術(shù)的一種產(chǎn)品。首先，牙齒所有的位置信息通過掃描模型或者直接掃描牙齒，技師們就得到一套3D數(shù)字模型。然后，醫(yī)生根據(jù)具體情況進行診斷和設(shè)計，決定每個牙齒最后應(yīng)該在什么位置。技師再將所有中間過程細化為一個個小步驟，每一個小步驟牙齒的位置都有細微的差別，每一個步驟都對應(yīng)一套3D數(shù)字模型。最后，將每一個步驟的3D數(shù)據(jù)打印出模型，再以這些模型為模板，打印出塑料牙套。

（五）、3D打印矯形器會更加舒適體貼、效果更佳

通過在一些醫(yī)生以及患者那里我們了解到，大多數(shù)患者在治療過程中經(jīng)常會面臨矯形手段與輔助工具不能靈活調(diào)整的問題?；颊咴诔醮问褂贸C形器時常常感到不舒服，他們的腳從來沒有真正與矯形器完全匹配。傳統(tǒng)的矯形器使用石膏模具，其中有太多的估計的環(huán)節(jié)，導(dǎo)致矯形器的擬合效果差。

通常我們通過掃描儀對患者肢體進行高精度數(shù)字掃描，公司技術(shù)人員根據(jù)不同病人的特點，特定功能需求，進行數(shù)據(jù)處理，包括設(shè)計矯形器，調(diào)整修復(fù)三維模型，然后通過JOYE的專有軟件為患者創(chuàng)建精確的數(shù)字三維模型，最后利用先進的3D打印技術(shù)制作出完全附和患者肢體的矯形器。

二、3D打印技術(shù)在醫(yī)療領(lǐng)域的優(yōu)勢

（一）、3D打印技術(shù)的特點。

3D打印技術(shù)具有自由成型的特點，能快速精確地制造個性化內(nèi)植人物，不僅可減少患者的等待時間，提高手術(shù)質(zhì)量，還解決了傳統(tǒng)通用型內(nèi)植人物修復(fù)時形狀不匹配和力學性能差的問題。

（二）、3D打印技術(shù)的適用領(lǐng)域

3D打印技術(shù)在制造多孔內(nèi)植人物和有復(fù)雜微觀結(jié)構(gòu)的復(fù)合內(nèi)植物方面具有獨特優(yōu)勢。以上2種內(nèi)植人物有望解決現(xiàn)有內(nèi)植人物普遍存在的應(yīng)力屏蔽現(xiàn)象和生物活性低的問題。因此，3D打印技術(shù)可應(yīng)用于個性化顱領(lǐng)面骨修復(fù)、個性化人工膝關(guān)節(jié)修復(fù)、個性化牽引成骨、手術(shù)導(dǎo)航與定位器具等個性化內(nèi)植物與醫(yī)療器械的制造。

（三）、3D打印機可以零時間交付。

可以根據(jù)病人的訂單使用3D打印機制造出特別的或定制的產(chǎn)品滿足治療需求。如果人們所需的物品按需就近生產(chǎn)，零時間交付式生產(chǎn)能最大限度地減少長途運輸?shù)某杀尽９?jié)約急癥患者的救治時間。

三、總結(jié)與展望

在醫(yī)療行業(yè)，目前3D打印在我國體外醫(yī)療器械制造和個性化永久植入物方面都有一些應(yīng)用，供產(chǎn)品設(shè)計的醫(yī)療模型和指導(dǎo)手術(shù)的導(dǎo)板裝置也已使用多年。而在3D生物打印方面，我國仍在實驗階段。

“總體而言，我國的3D打印技術(shù)仍處于起步階段?！蔽覈c歐美國家相比仍有較大差距，目前關(guān)于3D打印的核心技術(shù)多數(shù)都在國外，而我國醫(yī)療行業(yè)使用的3D打印機和金屬打印材料多數(shù)依賴進口，國內(nèi)的技術(shù)還欠成熟?！爸袊氢伾a(chǎn)大國，但是目前專門生產(chǎn)適用于3D打印鈦粉的企業(yè)極少，并且產(chǎn)品質(zhì)量與國外差距較大，企業(yè)生產(chǎn)的積極性也不高?！倍诋a(chǎn)品價格方面，國外3D打印機設(shè)備和材料的價格也居高不下。據(jù)悉，用于制造器官模型的3D打印機售價在120萬元至300萬美元，打印金屬制品的設(shè)備價格則在350萬到1500萬元人民幣左右，很多醫(yī)院和機構(gòu)難以承擔，這也成為醫(yī)療行業(yè)3D打印發(fā)展的巨大障礙。

要促進3D打印在醫(yī)療行業(yè)的廣泛應(yīng)用，還有以下幾點要做，一要鼓勵發(fā)展擁有自主知識產(chǎn)權(quán)的3D打印機和專用配套材料，二是加強計算機輔助設(shè)計人才的培養(yǎng)，三是政策上的支持，比如鼓勵使用并推廣這項新技術(shù)，同時嚴控質(zhì)量，包括完善醫(yī)療器械監(jiān)督管理條例，加強行業(yè)管理和規(guī)范，鼓勵創(chuàng)新和臨床轉(zhuǎn)化。現(xiàn)有的醫(yī)療器械管理條例于2000年開始執(zhí)行，當時并無涉及3D打印的規(guī)定，這勢必會影響3D打印技術(shù)更好的為病人服務(wù)，值得引起更大的關(guān)注。而汪祥艮認為，目前3D打印在醫(yī)學行業(yè)面臨的最大挑戰(zhàn)就在于傳播和教育，新技術(shù)的應(yīng)用需要從傳統(tǒng)技術(shù)慢慢過渡并逐步適應(yīng)，與傳統(tǒng)技術(shù)相輔相成，需要人們不斷看到該技術(shù)的優(yōu)勢。因此，希望繼續(xù)加大對醫(yī)療行業(yè)和公眾的宣傳及培訓教育。同時MikeRenard則表示，中國要更好地在醫(yī)療行業(yè)采用3D打印技術(shù)并支持相關(guān)產(chǎn)業(yè)的增長，需要做到三點：首先，確保對于該項技術(shù)的控制和知識產(chǎn)權(quán)保護；其次，促進國家食品藥品監(jiān)督管理局與歐美主要國家政府監(jiān)管機構(gòu)之間的合作；最后，建立清晰的回報預(yù)期，使技術(shù)擁有者在將具有經(jīng)濟可持續(xù)性和能為社會和醫(yī)保系統(tǒng)產(chǎn)生價值的技術(shù)引進到中國后，能夠基于準確的信息來作出決定。

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