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3D打印在中国
挑战与机遇并存
　　当前，3D打印技术在国内外引起政府、产业界和研究者的广泛关注，这种数字化技术有别于前两次工业革命，它与其他相关数字技术以及新式协同生产服务的涌现，使得人们能以更低的劳动力成本灵活地生产小批量产品，从而使大规模的个性化生产成为可能，这将会给全球制造业发展带来重大变革。　　3D打印技术在全球范围内引发广泛关注，可以追溯到日出版的《经济学人》杂志提出&3D打印将与其他数字化生产模式一起推动实现第三次工业革命&。随后，美国总统奥巴马在国情咨文中赋予3D打印技术以支撑美国制造业振兴的战略意义，并向3D打印产业投入2.8亿美元以提升美国在制造业上的领先地位，美国政府还将3D打印技术作为重振美国制造业的三大支柱产业之一（另外两个为人工智能和机器人）。　　全球趋势与国内3D打印技术现状　　根据美国技术咨询服务协会Wohlers Associates发布的2012年度报告，全球3D打印行业在2011年销售额为17.14亿美元，当前该技术的市场渗透度为8%，因此，报告保守估计3D打印的市场机会为214亿美元。乐观者则认为当前市场渗透度仅为1%，从而3D打印的市场机会为1700亿美元。目前，3D打印技术市场的年增长率为29.4%。据预测，该行业的市场规模到2015年将达37亿美元，到2019年将增长到65亿美元。　　从行业分布看，目前消费电子领域仍然占主导地位，约20.3%，其他主要应用行业在汽车、医疗/牙科、工业/商用机器和航空航天领域，见图1。图2则显示了3D打印技术主要应用形态的分布比例。
&&&&&& 当前，欧洲、美洲和亚洲是3D打印设备的主要需求市场。根据2011年设备市场份额分布来看，北美地区占40.2%，位居第一，欧洲地区（29.1％）和亚洲地区（26.3％）紧随其后。其中，亚洲地区的应用主要集中在日本（38.7%）和中国（32.9%）。　　从整体来看，中国3D打印推广相对落后，但其发展潜力巨大。从图3可以看出，国内的3D打印设备拥有量占到全球的8.6%，与美国和欧洲存在较大的差距，说明此技术在国内应用领域的推广还相对滞后。主要受制于核心部件（如激光器、高精度控制系统等）、材料、软件、创新环境等。　　中国的3D打印技术起步并不晚，现已形成了以清华大学（FDM技术为主）、西安交大（SLA为主）、华中科技大学（SLS技术为主）、华南理工大学（SLS技术为主）、北京航空航天大学和西北工业大学（LENS技术为主）为代表的研究团队。表1为国内主要3D打印设备公司的产品及技术状况。　　就目前来说，3D打印技术不会取代传统的制造技术，而是现有减材制造的一种补充，特别是在传统方法难以制造的高复杂性产品上或者部分小批量制造上具有极大的优势，并将带来设计理念的革新。
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在工业化时代，任何个性化的产品其实都是大...3D打印技术的四种方式 将永久改变医疗行业
[摘要]科学家们已经开始意识到3D打印技术在医疗保健行业存在着多重机遇，虽然还需要进行大量的工作。
腾讯数码讯：（王约翰）作为新生事物的3D打印技术，将给药物研究和生物技术应用领域带来新的机会。许多新的方法诸如药物制作、配送支持以及辅助医疗研究等技术都将被采用。接下来让我们来探索它是如何运作的。3D打印技术虽然已经存在很多年了，但主要还是应用在制造业，这种类型的打印，也成为立体光刻，可以通过融合不同的材料一层层的来打印各种东西，可将数码3D图像打印成一个真实的物体。在过去的15年里，3D打印技术已经逐渐应用到医疗行业，比如按用户需求打印假肢或牙齿等等。而现在，3D打印技术将可能有机会应用于个性化医疗当中。新药物的研发可以通过3D打印技术来大大提高效率，比仅仅市打印塑料或是金属物体那么简单，想象一下，打印药丸或是人体器官和组织，这就可以使制药公司以更安全和更低成本的方式来测试新的药物，这种技术似乎目前的科学技术已经能够达到，并且比以往任何时候都更加接近。整体医疗水平将会提高与其他行业相比，3D打印技术在医疗保健行业的应用还不是很广泛。专家认为，在投资额高达7亿美元（约合人民币46亿元）的3D打印技术领域，医疗保健仅占1.6%，这一比例将在未来10年增长到21%。最新研究结果显示，健康和医疗行业发展迅猛。市场调查公司MarketsandMarkets.com称，预计到2020年，在医疗保健中应用3D打印技术的市值将达到21.3亿美元（约合人民币138亿元）。比如牙科行业的商业化运作已经非常成功，隐适美公司预计每天都会有50000个客户定制化牙齿矫正器使用3D打印机打印出来。3D打印技术通过另外四种方式将永久改变医疗行业。1、个性化的药方3D打印技术可以加入一个全新的方法来制造定制化药物，专家和研究人员的想法是制造定制化的3D打印口服药，这时最简单的方法。医学撰稿人C. Lee Ventola已经对此进行了广泛的研究，她出版的《3D打印的医疗：现状和未来的使用》中写道：个性化的3D打印药物适用于对同种药物反应不同的各类患者。2、独特的剂量3D打印技术也可以用来生产独特剂量的药物，这一过程是通过喷墨式3D打印技术来实现的。据专家介绍，他可能对传统药物制造行业是一个挑战，该工艺制造的新型制剂已经过多种药物测试，随着时间的推移，我们将看到更多的创新。3、更复杂的药物释放曲线药物释放曲线可以显示明药在患者体内分解的时间，亲自设计和打印药品更容易了解它们的释放曲线。3D打印技术可以打印个性化的药物，通过分层打印带有粘合剂粉末基底，便于有针对性控制药物释放，这就给活性成分之间创造了屏障，让研究人员能够更紧密的研究释放的变化。作为药品生产企业，他们开始意识到这对他们制造更有效的药物是一个难得的机会，在未来几年里，他们会在增加在该领域的研究和投资。4、打印活体组织虽然当前还不能全面迅速的实现，但是专家预测，在20年内将实现真正的全功能3D打印心脏。而现在3D技术的难点在于打印复杂的血管。据Wake Forest再生医学研究所主任 Tony Atala说，每个器官的复杂程度不同，一些组织比较容易打印，比如皮肤。但是打印心脏、肝脏和肾脏这样复杂的器官就比较困难了。生物打印公司BioBots希望替换大型复杂的传统设备，而使用小型、低成本的桌面打印机来打印活细胞。联合创始人Danny Cabrera解释说，他们的设备可以用人体细胞来构建3D活体组织模型，他还解释了自己公司的打印机用于开发临床使用的药物，并通过现有的药品行业销售渠道进行推广。接下来将会发生什么在3D打印技术成为一种常见的医疗业务之前仍然存在一些问题，首先对于多数准备开展实验的公司来说，所需投资的规模就是一个挑战，另外，据Ventola称，打印药物的概念通常媒体都会一带而过，在实际操作中所花费的大量资金和时间也常常被低估，公众对此项创新的期待值还远远不够。此外还有安全问题，由于该项技术过于先进，3D打印还缺乏监管。Ventola写到：所谓“车库生化实验室”的存在，有可能促进生命科学领域的创新，这些实验往往都是秘密进行的，从而避免了执法部门的干扰，尽管这项研究在技术上是合法的。科学家们已经开始意识到3D打印技术在医疗保健行业存在着多重机遇，虽然还需要进行大量的工作， Ventola认为，我们实现这一愿望只是一个时间问题，她还写到“尽管实现3D打印器官技术还处于起步阶段，但是目前取得的成果还是非常乐观的”。
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Copyright & 1998 - 2018 Tencent. All Rights Reserved西工大黄卫东：“3D打印”技术对中国铸造业机遇多于挑战　　
西工大黄卫东：“3D打印”技术对中国铸造业机遇多于挑战　　
　　西北工业大学长江学者、中国铸造学会第九届理事长黄卫东教授11月3日在中国济南2013中国铸造活动周大会报告中称，3D打印技术对于我国铸造行业整体“是机遇多于挑战”。　　　　黄卫东认为，该技术能够加速新产品研发速度，降低工艺研究成本与风险，满足单件与小批量市场需求，增强对市场需求的适应能力，降低制作成本，制作速度更快。相比直接制造，3D打印技术在“更复杂的结构、更高的性能、更快的反应速度”等方面，具有极大的优势。　　　　　　　西北工业大学凝固技术国家重点实验开展的“激光立体成形”3D打印技术的最大的特点是，使用材料为金属，“打印”的产品具有极高的力学性能，能满足多种用途。3D打印可以制作复杂的零构件，且能满足对零部件的修复质量要求，降低修复成本。　　图解3D打印在牙科行业的主要应用
来源：3D科学谷
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牙齿修复和治疗的成本是牙科诊所、实验室需要考虑重要因素，很多有先见之明的牙科诊所、实验室已经引入数字化口腔技术，以提升效率、降低成本。近年来，以软件设计为基础的牙科修复变得普及，很多牙科诊所、实验室或专
牙齿修复和治疗的成本是牙科诊所、实验室需要考虑重要因素，很多有先见之明的牙科诊所、实验室已经引入数字化口腔技术，以提升效率、降低成本。近年来，以软件设计为基础的牙科修复变得普及，很多牙科诊所、实验室或专业义齿生产企业都引入了3D打印技术。结合了3D打印的数字化口腔技术为牙科行业带来了精度高、成本低、效率高，以及符合规范化生产链相符的口腔数据。
许多牙科诊所或实验室都有利用3D打印机来制造患者牙齿模型。制作模型需要的三维数据可以通过直接扫描口腔来收集（扫描整个口腔大约需要2分钟），或者通过间接扫描传统的物理模型的方式来收集.牙科3D模型可以用作模具并使用传统方法辅助生产牙冠、假牙等。另一种作用与骨科、肿瘤手术3D模型类似，即用来模拟、规划手术过程，或与患者沟通手术过程。
直接3D打印义齿也已经可以实现。 Envision TEC 公司已经有一种打印材料获得了食品及药物管理局（FDA）的认证，这些3D材料可以直接用来打印临时牙冠。该临时牙冠给患者佩戴的时间甚至可以长达5年之久。不少专业人士预计，到2020年以前，大多数牙医都会逐渐开始使用3D打印的牙冠，从而不需要牙科实验室进行高度专业的生产，同时也满足了病人对于牙冠的不同需求。
此外，通过3D打印技术生产的牙齿矫正器也走向应用。比起传统的牙齿矫正器，3D打印透明矫正器不仅隐形、美观，而且尺寸更适合患者在矫正期间每个阶段的牙齿状态。相比传统方式下需要依靠牙医的经验进行调整，这种矫正技术更具优势。在国外ClearCorrect公司已经使用Stratasys公司的3D打印设备和材料生产透明矫正器。用3D打印技术制作金属材料的牙冠固定桥等修复体也成为牙科行业应用的技术。总之，3D 打印将数字化口腔技术的效率带到生产阶段。通过结合使用口腔扫描、CAD/CAM 设计和 3D 打印，牙科实验室可以准确、快速的生产牙冠、齿桥、牙科模型、矫正器等一些列的牙科产品。
在牙科行业常用到的3D打印技术主要有：光敏树脂选择固化技术（SLA）、选择性激光熔化技术（SLM）、喷墨打印技术（Polyjet)、金属激光烧结技术（DMLS）。但每种技术适合加工的牙科产品不同。SLA技术主要用于牙科手术导板、临时牙冠和牙桥制造，以及失蜡铸造的树脂模型。牙冠固定桥等修复体所采用的材料主要有牙科用金合金、钛合金、钴铬合金和不锈钢等，这类修复体对精度要求很高，且修复体的形状比较复杂。SLM 技术因具有快速、可直接制造精密的、个性化的复杂金属结构，所以在口腔修复体制造中有很大优势。Polyjet技术在制作牙模、手术导板、贴面模型、牙齿矫正器、递送和定位托盘以及各类模型的相关实验室和业务设计方面有许多应用案例。DMLS技术工艺原理出自选择性激光烧结（SLS），Traini T等已采用DMLS技术直接制造功能梯度钛材料的多孔牙科植入体。
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新材料在线 版权所有 粤ICP备号&&&&3D是以数字模型为基础，将材料逐层堆积制造出实体物品的新兴制造技术，是制造业有代表性的颠覆性技术。近年来，3D打印技术在医疗领域得到广泛的探索和临床实践，特别是将3D打印技术用于膝关节骨缺损治疗、股骨头坏死、颈椎腰椎疾病等骨科领域，帮助很多无法正常行走的患者重新“走回”健康生活。
&&&&3D打印在医疗领域的应用
&&&&1、药物
&&&&通过在3D中加入装有化学药品的容器，3D打印机可合成用户所需药品。这将大大降低药品制作成本，减轻患者负担。2015年FDA批准Aprecia公司的SPRAM（左乙拉西坦）片剂正式上市，这是史上第一个FDA批准的使用3D打印技术制造的处方药产品。
&&&&左乙拉西坦是一种口服药物，可作为各种癫痫疾病的儿童和成人处方治疗的一部分。在美国，有近300万人被诊断患有某种形式的活动性癫痫，其中大约有46万例是儿童。该药片只需一小口水就可以瞬间溶解，大大提升了服药的舒适度，尤其是在患者需要一次服用很大剂量药物的时候。俄亥俄州辛辛那提Riverhills神经科学中心的神经学家MarvinH.RorickIII博士表示：“有的癫痫病人有的时候可能会出现吞咽障碍，或者有的孩子在日常中不愿意按时服药等，对于这些患者来说，坚持可能是一个挑战。这种能够快速溶解的药物能够帮助老人和儿童更加轻松地这种疾病。”
&&&&2、医疗模型
&&&&3D打印的医疗模型让医生在手术前直观的看到手术部位的三维结构，帮助医生规划手术方案。尤其针对复杂手术，有助于降低手术风险，提高手术的成功率。
&&&&3、植入物
&&&&个性化定制人工骨骼在临床应用中需求量特别大，是由于人体骨骼形态不规则，个体形态差异较大。瑞士伯恩塞尔医院的Weinand领导的研究团队成功复制了他自己的拇指骨。比利时哈塞尔特大学BIOMED研究所为患者打印并移植了下颌骨利用激光辅助3D打印技术。南方医科大学黄华军等，收集临床复杂胫骨平台骨折病例以及常用胫骨平台钢板的CT数据，进行骨折三维重建、虚拟复位以及建立钢板三维模型库，然后进行内固定方案的数字化。3D打印出骨折复位模型以及钢板模型，在3D模型上按照数字化设计内固定方案进行模拟手术，结果显示3D打印技术结合数字化设计能有效的提高复杂胫骨平台骨折内固定植入效果。
&&&&由于骨肿瘤、车祸等造成的骨骼缺损、颌面损伤、颅骨修补等，都无法用一般修复产品进行治疗，而3D打印产品提供了有效的解决方案，这些打印的假体不仅可以依据患者的自身特点进行量体裁衣而制造。而且3D打印技术能够打印出与植入物一体的仿生骨小梁微孔结构，从而有利于人体骨骼的长入。
&&&&4、组织、器官
&&&&3D打印人造器官打印机分为人造器官打印、微挤压成型人造器官打印和激光辅助人造器官打印三类，根据其工作原理。这三类打印机在打印再生组织和器官上各有利弊。虽然目前出现的生物3D打印器官并不是功能完整、结构完整的器官，但是它们在药物筛选测试、疾病的研究领域已经开始发挥作用。采用3D打印的器官和组织可以有效提高药物的筛选成功率。
&&&&5、口腔
&&&&3D打印的数字化口腔技术为牙科行业带来了精度高、成本低、效率高的优点，以及符合规范化生产链相符的口腔数据。减少医生手工制作模型、义齿等牙科产品的时间，将精力回归到口腔疾病的诊断及实施口腔手术本身。对于牙科技师而言，虽然远在医生诊室之外，但只要获得患者的口腔数据，就可以根据医生要求定制出精准的牙科产品。
&&&&6、器械制造
&&&&金属3D打印技术在领域的潜力已经超越了原型承担复杂手术器械的制造任务。如在膝关节前交叉韧带损伤修复手术中，如要保证手术的精准和微创，医生需要借助一种精密而特殊的手术工具。制造这种工具的镍铬铁合金是一种难加工材料，使用传统的机加工方式制造该手术工具的难度很高，而且所花费的时间长、成本高。这种情况下，使用3D打印技术进行制造则更为适合。
&&&&3D打印医疗应用的发展现状
&&&&1、3D打印医疗应用前景广阔
&&&&国内3D打印医疗产品目前主要为手术辅助工具及内植物，如爱康医疗的骨植入物是全国首个获得CFDA上市许可的骨科内植入物产品，阿迈特的3D打印血管支架也受到广泛重视。
&&&&与国外相比，我国3D打印行业正处于急速发展时期，市场潜力巨大，伴随着个性化医疗的发展，以及国家医保政策的贯彻实施，3D打印产品的需求量将会急剧增加。
&&&&日，CFDA发布了《3D打印医疗器械制造指导意见》，为医疗设备制造商提供有关3D打印技术方面的建议，同时还指出制造商在提交3D打印医疗设备审批时需包含的内容，包括对各种3D打印方法的思考、设备设计、功能、耐用性测试及质量系统要求。这是继去年5月CFDA发布针对医疗制造商的3D打印草案指南之后的又一促进3D打印医疗设备进一步发展的举措。同时，这也体现出国家对3D打印这一重要新兴技术的重视和实践。
&&&&2、3D打印医疗应用的局限性
&&&&（1）个体化生产拥有3D打印技术的优势但也受限于法律缺失、制约的瓶颈
&&&&当前关于医疗器械审批的法律法规是根据批量产品的生产特点进行设计的，而对于个体化及3D制造的产品还没有明确规定，这方面法规指导的缺失，导致医生、企业家、工程师及患者都无所适从。
&&&&（2）用3D打印技术打印的医疗器械不可能进行临床试验
&&&&个体差异表现在个体解剖结构及运动学特征的方方面面，因而，对植入物的结构形态要求也存在差别。加之患者所受的创伤各不相同，精细化的医疗必然要求个体化的植入器材生产。3D打印技术可满足植入物个体化生产的需求，其优势在于与个体需求的高度吻合的个体化生产，但同时存在不可能进行目前批量生产产品常规开展的临床试验的窘境。按照现有审批制度必然没有临床试用的数据。
&&&&（3）国内外技术差距大
&&&&国内3D打印在过去20年发展比较缓慢，在技术上存在瓶颈。在打印材料的种类和性能需要有所提高，成形的效率需要进一步提高，工艺精度和稳定性上需要加强。&&&&责任编辑：null
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