3D列印義肢讓戰鬥老兵升級“超級英雄”裝備

3D列印義肢讓戰鬥老兵升級“超級英雄”裝備

由Restart公司發起的“Makers for Heros”專案每年都會聚集以色列創新業界的精英，為服役期間受傷的士兵們提供幫助。來自Stratasys的志願者團隊從專案創立之初便參與支持，今年他們也再度參與，為在戰鬥中失去右腿的以色列退伍軍人Ron Halevi提供幫助。 Halevi從小便開始練習皮划艇，知道在康復後會回到自己熱愛的運動中，他不僅重新劃上了皮划艇，還參加了殘奧會。目前他在世界錦標賽中排名第12，在歐洲皮划艇錦標賽中排名第7。他還在中途學習了機械工程。 Stratasys志願者團隊由12名來自不同部門的員工組成，他們面臨的挑戰是設計和升級標準義肢的外觀。基於Halevi的要求，團隊嘗試將義肢變成時尚、實用且耐用的配件——無論是在感覺上還是實際使用體驗上。 “我希望每天可以選擇不同的外觀，把義肢變成一個設計元素，根據我和Stratasys的設計，可以變換出自己的個人風格。”   ——Ron Halevi 以色列退伍軍人 “Ron一刻也不曾休息，他實現了自己的夢想。他不以義肢為恥，而是把它當成自己的一部分。但在日常使用中，依舊有些問題讓他備受困擾。這些事在我們看來可能是小事，但對他來說卻不然。這也正是今年專案努力的目標——優化升級那些被我們忽視的用戶體驗。”   ——Ohad Meyuhas Stratasys創新和可持續解決方案總監     如何操作？ 義肢中用來連接膝蓋和腳的部件是一根金屬棒，它有著明顯的“邊緣”，和義肢其他充滿未來感的部分擁有完全不同的外觀。 “靠近義肢底部的金屬部件是否厚度合適，對我非常重要，因為這樣褲子才不至於變形。就像超級英雄的裝備一樣，我們想通過設計賦予義肢一些獨特的功能，比如放置身份證的地方，放置義肢螺絲六角扳手的地方，甚至可能是一個開瓶器......這些實用的小東西可以很酷，但設計也同樣重要。”   ——Ron Halevi 以色列退伍軍人 Halevi運動員的職業身份在整個過程中也發揮著重要角色。“我們將皮划艇納入設計考量，希望在設計和材料的選擇上考慮到更多運動元素，這樣才能處理涉水問題或其他挑戰。”他說道。 代表Stratasys公司參加今年專案的首席設計師Jane Davidov和Naftali Eder接受了這一挑戰。 “我們打造的產品是一個解決方案，需要滿足Ron希望隱藏義肢下部與腿部上方連接處的需求。”   ——Jane Davidov 設計師 我們需要與Ron不斷地溝通，才能為他提供個性化的、量身定做的解決方案——這正是3D列印的一個顯著優勢。“我們希望，在技術之外，這個義肢還能匹配他的性格。對我們而言，重要的不僅在於為某個具體的問題提供附加價值，而是為整體帶來一個 ‘轉變’。” “整個團隊合力設計出解決方案，我們希望它的成功能讓Ron過上想要的生活。我們掃描了他現有的義肢，將其作為骨架，開始設計解決方案。我們列印了幾個版本和模型，以便找到適合的形狀。確認形狀後，我們更多地在可視性方面下功夫。在不影響產品重量的情況下，我們致力於提升它的美學特性。我們想要增加定制功能，甚至改變產品的外觀——因為這一切都可以用3D列印完成。這一獨特的解決方案未來可適用於Ron的其他義肢，甚至適用於其他人的義肢。我們的‘產品’只是‘穿戴’義肢，因此未來它可以與任何替換的義肢匹配使用。點擊按鈕、重新列印就可以做出改變，像是改變紋理和可見度都可在簡單、可及、易獲得的解決方案中實現。”   ——Naftali Eder 設計師 “當然，還有一些細微的差別，比如我們談到的季節差異，夏天、冬天溫度不同，以及在水中活動等特殊情境。此外，我們設計的所有不同版本都非常與眾不同——我們列印了很多豐富多彩且有趣的東西。” ——Jane Davidov 設計師 此次義肢的升級由Stratasys去年推出的H350™ 3D印表機製作完成，該機型專門用於生產耐用的終端部件，它使用可再生聚合物，可很好地滿足Halevi繁忙的生活。 “這是一個簡單的功能性解決方案。舉例來說，如果他穿著緊身牛仔褲走路，從外觀來看牛仔褲的輪廓和常人無異，完全看不出他使用了義肢。Ron還希望我們幫助他設計一些漂亮的、輕巧的、具有工業化外觀的東西，這樣當他夏天穿著短褲走路時，就可以與冬天有所不同，他希望冬天穿著長褲時義肢是‘隱形’的，褲子也不會往上縮。” ——Naftali Eder 設計師 “六年來，我一直陪伴Stratasys志願者團隊在Restart基金會開展志願服務。每一年我們幫助別人，並一路發展我們的工具和不同的技術。除了員工的參與之外，這也為我們帶來了創新。它幫助我們理解所我們擁有的設備和技術能夠做些什麼，可以在哪些方面進行更多的創新。由不同部門員工合作完成的志願服務為我們帶來了顛覆性的創新和改變。” ——Ohad Meyuhas Stratasys創新和可持續解決方案總監

3D掃描在醫療領域的應用，當然少不了ATOS Q

3D掃描在醫療領域的應用，當然少不了ATOS Q

醫療發展新勢力 現如今，三維掃描已覆蓋多個領域。在之前的文章中，我們瞭解到三維掃描在印地賽車，在塑膠部件中的應用，在今天的HOM博客中，我們即將瞭解到三維掃描在醫療技術領域也有巧妙的應用：從用於生產精確匹配的假肢到生產用於展示的物理模型。此外，利用GOM軟體，三維掃描在醫療技術領域另一個重要應用是可以生成用以教育目的的數據，並以AR的形式展現出來。以此，三維掃描技術促進醫療技術領域的進步，進而推動人類健康向前。 下文的應用案例中即將展示一個軀幹模型及其可移動器官模型的完整數位化過程。所有的數據都通過使用ATOS Q在一個坐標系中所收集。首先，先將一些參考點貼在需要測量的軀幹模型上。然後，使用攝影測量相機和軟體對這些點的座標進行高精度的測量。在接下來的步驟中，器官模型會被放置在合適的位置上，並在每個添加的器官部件上貼上三個參考點。 現在測量工程師來拍攝第二組圖像，從這些圖像中測量可見的參考點座標。利用兩次測量中定義的軀幹模型上的參考點，將第二組的參考點轉換為第一次測量所定義的坐標系。   （圖為貼著參考點的醫用人體物理模型）   這時，我們取出器官模型，用ATOS Q對每個器官部件單獨進行數位化。如果與ATOS數位化系統的選定測量區域相比，器官部件足夠小，我們就不需要在器官部件上增加參考點。器官部件會被安裝在一個黑色的板子上。在板子上，我們會圍繞著器官部件放置一些參考點。 然後我們從不同的角度對器官部件進行數位化，使用板上的參考點將不同的視圖合併到同一個坐標系中。三個預定義的參考點被用來將數據整合到全局坐標系中。如果需要的話，器官部件會被旋轉，以實現對器官部件的全面覆蓋。 （圖為數字化後的人體肺部模型）   軀幹模型本身是用安裝在三腳架上的ATOS Q進行數位化的，並在器官部件周圍分步移動，以覆蓋所有需要數據的區域。各個點雲的轉換是通過應用參考點自動完成的。這種方法被用來對大的物體進行數位化，精度很高。掃描的進度會在螢幕上顯示出來，因此，整個掃描過程變得簡單而直接。 使用GOM Inspect軟體，測量的數據可以被預處理並以不同的格式輸出，以滿足應用的要求。我們可以生成高密度點雲、剖面圖以及稀化的STL數據。通常STL數據會被用於製作RP模型或對數據進行銑削。 （圖為數字化後的人體器官模型和肺部模型細節）   解決方案 ATOS Q ATOS Q緊湊型三維掃描器即使在惡劣條件下也有出色表現，它是幫助專案從計量室過渡到生產現場的完美解決方案。   GOM Inspect GOM Inspect軟體套裝可以助您輕鬆解決整個檢測過程中的各項任務。現在註冊，即可體驗免費的全套檢測功能。

通過3D列印，定制生產將變得可擴展

通過3D列印，定制生產將變得可擴展

大規模個性化和定制可能是工業變革和採用3D列印進行生產的催化劑。

3D列印:Weerg和HP採用新型尼龍PA 12 White材質

3D列印:Weerg和HP採用新型尼龍PA 12 White材質

尼龍PA 12也演變成白色，釋放了設計師的幻想，現在在製造4.0和醫療方面開闢了意想不到的市場機會。

用3D列印築起患者與醫生的溝通橋樑

用3D列印築起患者與醫生的溝通橋樑

Blair Kauzlarich是內布拉斯加州奧馬哈克拉克森學院的兼職教師及3D列印和培訓管理員，她個人與3D列印有著特別的淵源，是使用3D列印進行複雜手術的受益者。 “這不僅是我的工作，也是我的親身經歷。我的兒子在10個月大時被診斷出患有腦腫瘤，需要通過手術切除。”   ——Blair Kauzlarich 克拉克森學院 3D列印和培訓管理員 Stratasys3D Kauzlarich拿到了她兒子病歷中的CT和MRI掃描副本，然後與一位放射科醫生合作，來製作她兒子的腦部3D模型。3D模型的可視化效果使她和丈夫能夠更好地理解如何繼續推進兒子的治療。雖然腫瘤最終並未癌變，但Kauzlarich表示，明確腫瘤的位置有助於他們決定最佳手術方案。 圖示為第三腦室內有一種名為“脈絡叢乳頭狀瘤 (CPP)”的罕見腦腫瘤的3D列印頭部模型。CPP十分罕見，總發病率低於所有顱內腦腫瘤的1%。該模型使用Digital Anatomy印表機列印，所用材料包括：VeroWhite、VeroClear和VeroMagenta。   幾個月後，Kauzlarich幫助克拉克森學院建立了新的3D列印和培訓中心。克拉克森學院提供一系列熱門醫療領域的證書和學位課程，其中包括護理、醫療業務和造影。得益於Kauzlarich及其同事Trish Weber（克拉克森學院放射攝影和醫學成像專案的副教授）的付出，這些證書和培訓專案現已涵蓋3D列印，用於術前規劃和臨床環境中的患者教育，此專案有時僅限於醫院。 “我們的列印實驗室十分特別，不一定設在醫院。大多數列印實驗室都設在醫院內，實際上只能滿足醫院內部或研究人員的需求，但我們的實驗室設在大學，能夠為全世界的人提供服務。”   ——Patricia (Trish) Weber 克拉克森學院 放射攝影和醫學成像專案副教授 Kauzlarich與Weber合作啟動了這項前沿的3D列印認證課程，面向有意將3D列印技術運用至醫療領域的註冊放射科技術人員。這項醫學3D列印專業認證課程為這些技術人員展示了如何將3D列印用於手術準備和患者教育，而其中一些人員其實並不瞭解3D列印技術。   Kauzlarich和Weber認為，這項技術讓醫務人員可以在逼真的模型上進行學習和練習，以改善患者護理和治療效果，未來將成為全國各地醫療機構的標準治療方法。他們設計此認證課程的目的是讓學生親自體驗3D列印軟體和印表機，為滿足市場需求而做好準備。   “熟能生巧，手術又何嘗不是呢？這就像是在準備考試。在認真準備和學習後，你便會信心滿滿。這個課程可以讓外科醫生使用3D列印模型進行練習，如此一來，他們就能在現實世界中減少手術室成本、麻醉和手術時間，從而為患者帶來更好的治療效果。”   ——Blair Kauzlarich 克拉克森學院 3D列印和培訓管理員 “我們還發現，有了3D列印模型後，患者的配合度更高。如果患者瞭解發生了什麼，他們會更容易同意。”   ——Blair Kauzlarich 克拉克森學院 3D列印和培訓管理員 作為克拉克森學院3D列印和培訓中心的一部分，Kauzlarich和Weber還建立了一個3D列印實驗室，為全世界的醫院合作夥伴、患者和研究人員提供服務，其中包括內布拉斯加州奧馬哈的健康網路Nebraska Medicine。 在親自目睹和體驗了Digital Anatomy印表機製作的模型，並完成額外的研究工作。Kauzlarich認為她的團隊可以通過這項技術加強患者治療和教育。因此在實驗室採用了Stratasys Digital Anatomy技術。 圖示為演示布朗氏病（一種見於兒童且累及膝蓋周圍生長板的疾病）的3D列印膝蓋模型。該骨骼模型採用BoneMatrix.材料列印而成，使用透明和粉色以突出生長板的位置。 此外，多功能性是Kauzlarich及其團隊選擇Digital Anatomy印表機的另一大原因，他們發現，實驗室能夠通過這項技術為醫生製作出具有解剖學逼真度及生物力學精確度的模型，醫生可以利用這類模型直觀地向患者解釋特定的治療流程和解剖結構。   “最近，一名私人執業醫生向我們求助，該醫生是工傷事故賠償案件的醫療專家。我們能夠使用Digital Anatomy印表機製作患者特定的模型，此類模型非常適合用於向陪審團解釋案例，為患者辯護提供支持。”   ——Blair Kauzlarich 克拉克森學院 3D列印和培訓管理員 在克拉克森學院實驗室的支持下，尚無資源自行建立3D列印實驗室的外科醫生也能夠使用多彩多材料模型進行練習。 “3D列印是一門通用語言。我們致力利用3D列印的可視化，使其成為一種大家都理解的語言，以取得卓越的學習效果”   ——Patricia (Trish) Weber 克拉克森學院 放射攝影和醫學成像專案副教授   X光下的3D列印肝臟模型。學生可以在X光實驗室裏練習拍攝腹部X光照片。

3Shape彩色工作流程，讓牙齒假體越來越“真”！

3Shape彩色工作流程，讓牙齒假體越來越“真”！

慕尼克大學醫院牙技所位於德國慕尼克大學醫院修復科內，憑藉Stratasys PolyJet技術生產全彩3D牙科模型，為客戶提供更加自然的牙齒假體。 該牙技所由Josef Schweiger領導，他發表了50餘篇國際論文和300篇國內論文，其中包括一項2022年Stratasys PolyJet技術3D列印彩色模型在全瓷牙假體制作中的應用報告。Schweiger和增材製造技術結緣超過20年，在1999年成為慕尼克大學醫院牙技所負責人之前，他曾作為註冊牙科技師（CDT）專注於烤瓷牙和種植牙修復。 2013年，Schweiger開始使用Stratasys技術，當時他在慕尼克大學的團隊在科學及工程碩士Gerhard Kräutner的幫助下，首次使用多材料3D列印技術製作出一個多層牙。 在Schweiger看來，如今使用全新的3Shape彩色工作流程，製作美觀、自然的牙齒假體有了更多可能性，因為它能夠通過口腔內3D掃描器記錄單點的幾何色彩資訊。   “彩色模型讓牙科技師可以在提供口腔內色彩資訊的同時，獲取頜骨的幾何三維資訊。它們堪稱‘殺手級應用’，這是使用傳統模擬物理印模和石膏模型無法實現的。” ——Josef Schweiger 慕尼克大學醫院牙技所負責人 Schweiger介紹說，傳統的石膏模型通過澆注模擬頜骨印模製成，無法提供色彩資訊。色彩通常由製造商指定，與口腔中的其他部位並無關聯，包括牙齦區域。此外，與3D列印工藝相比，傳統制模方式的出錯幾率更高，因為它是採用的是物理印模。   “如果印模區域沒有正確成膜，或者出現了氣泡和變形那就必須重新印模。這不僅會為患者帶來不好的就診體驗，而且還會花費額外的時間和費用，多次物理印模的情況並不少見。” ——Josef Schweiger 慕尼克大學醫院牙技所負責人 Schweiger和他的團隊使用3Shape彩色工作流程及Stratasys PolyJet印表機，來製作那些對色彩有高要求的假體，包括牙冠、嵌體、鑲體、貼面和橋體，以此製作出真彩、逼真的3D模型。通過這一工作流程，用戶可以掃描並捕捉患者口腔的任一部位。   “3Shape彩色工作流程為牙技所和患者都帶來了無可比擬的附加價值。牙齒假體的顏色和患者自身牙齒的匹配度至關重要，這樣它才能自然地融入口腔。患者不希望牙齒看起來像‘假的’，因此牙醫和牙科技師就需要為牙齒假體制作高度準確的顏色。3D列印的彩色模型為打造外觀自然的牙齒假體提供了前所未有的可能。” ——Josef Schweiger 慕尼克大學醫院牙技所負責人     數位化口腔醫學中 色彩的未來價值 Schweiger說，傳遞牙齒和牙齦顏色的擬真資訊越發容易，未來牙齒修復的更多方面都可以獲得改進。   “未來，口腔內的光學掃描技術可以立體地記錄牙齒的不同層次——如牙本質區域和外釉質表面，並為多層、3D列印牙齒修復提供數據。除了製作高度美觀的牙冠和牙橋外，在諸如全口或部分假牙領域，也有可能出現更多出色的解決方案。”   ——Josef Schweiger 慕尼克大學醫院牙技所負責人   用於3D列印牙科模型的 無縫彩工作流程 Stratasys與市場領先的牙科3D掃描器和CAD/CAM軟體解決方案開發商和製造商3Shape合作，為牙科模型開發出一個端到端的彩色工作流程。全新的介面和PolyJet列印技術讓用戶通過口腔內掃描得以準確複製牙齒、牙樁和牙齦的顏色，並輕鬆地將假體與患者的牙齒顏色進行匹配。   真正解放雙手、端到端的解決方案： 一旦牙技所收到掃描件，用戶可以對其印表機進行編程並自動生成彩色模型，無需在印表機上花費額外的手動操作時間。   患者特異性模型： 全新的工作流程可以自動匹配口腔掃描的顏色，以製作出最逼真、針對患者特性的模型。   更好的溝通： 彩色模型促進了牙技所、牙醫和患者之間的溝通，讓牙科技師更加容易地完成像是牙冠和牙橋這樣的高美學要求的假體。