3D打印技術(shù)在COVID-19疫情中正式登入世界舞臺

來源：江蘇激光聯(lián)盟  

導(dǎo)讀：高度感染性冠狀病毒疾病COVID-19在全球范圍內(nèi)引起大規(guī)模的健康和社會經(jīng)濟(jì)動蕩。由于嚴(yán)格的封鎖措施和出口限制，工業(yè)生產(chǎn)大幅下滑，導(dǎo)致嚴(yán)重的物流挑戰(zhàn)和對全球供應(yīng)鏈的嚴(yán)重破壞。面對挑戰(zhàn)和前所未有的需求，3D打印技術(shù)通過及時和創(chuàng)新的響應(yīng)，在全球供應(yīng)工作中提供幫助，展現(xiàn)了操作彈性。

來自新加坡科技設(shè)計大學(xué)（SUTD）的Yu Ying Clarrisa Choong、南洋理工大學(xué)的Hong Wei Tan、美國洛杉磯Cedars-Sinai醫(yī)學(xué)中心的Deven C. Patel和HP Inc.的Chandrakant D. Patel合作研究了3D打印的數(shù)字多功能性和快速原型制作如何在閉環(huán)經(jīng)濟(jì)中對技術(shù)快速動員和對緊急情況快速響應(yīng)，并發(fā)表于8月12日發(fā)表在Nature的評論上。

在此次疫情中，工廠要按需制造一系列基礎(chǔ)服務(wù)所需的材料和設(shè)備，尤其是醫(yī)療保健方面。在這種背景下，通過分布的3D打印工廠實現(xiàn)具有彈性的先進(jìn)制造網(wǎng)絡(luò)具有巨大的潛力。事實上，這些工廠可以設(shè)在醫(yī)院和交通樞紐的同一地點，以快速滿足醫(yī)療行業(yè)的需求。3D打印在COVID-19反應(yīng)的嚴(yán)峻考驗中重新部署了其能力，展示了其在這種緊急情況下的競爭優(yōu)勢。

3D打印的數(shù)字多功能性和快速原型化使技術(shù)能夠快速動員，從而能對緊急情況做出快速反應(yīng)。即使在供應(yīng)鏈嚴(yán)重中斷的情況下，關(guān)鍵零件也可以利用在線共享的設(shè)計，由全球任何分散的3D打印設(shè)施按需制造。此外，3D打印的累加性質(zhì)使產(chǎn)品定制和復(fù)雜設(shè)計成為可能。對抗COVID-19的3D打印應(yīng)用設(shè)備十分廣泛，包括個人防護(hù)設(shè)備（PPE）、醫(yī)療和測試設(shè)備、個人配件、可視化輔助工具和應(yīng)急住宅（如下圖）。

3D打印正被用來提供許多不同的解決方案，以應(yīng)對COVID-19大流行帶來的挑戰(zhàn)，從個人防護(hù)設(shè)備到隔離病人的緊急住所。CPAP:持續(xù)氣道正壓；雙水平氣道正壓。

于呼吸機(jī)嚴(yán)重短缺，連續(xù)正壓通氣(CPAP)機(jī)被用作需要亞強(qiáng)化治療的COVID-19患者的替代品。一個三維可打印的面具連接器設(shè)計，夏洛特閥門，被生產(chǎn)出來，它是專門設(shè)計來安裝和連接迪卡儂的易呼吸浮潛面具到CPAP機(jī)器。

Materialise開發(fā)的3D打印PEEP面罩

3D打印也作為一種替代和更有效的制造選擇，以滿足對鼻咽拭子的需求。三維打印的納米粒子拭子被制造成具有復(fù)雜的尖端結(jié)構(gòu)，以增強(qiáng)樣品收集效率，因此消除了在尖端應(yīng)用絮凝物的需要。另外，三維打印甚至被用來建造臨時應(yīng)急住所，以隔離那些被隔離的人，緩解超負(fù)荷的醫(yī)療基礎(chǔ)設(shè)施。

在COVID-19疫情中，3D打印已經(jīng)成為一項重要的技術(shù)，支持改善醫(yī)療保健和我們對緊急情況的總體反應(yīng)。這場危機(jī)凸顯了3D打印如何成為更加綠色環(huán)保的未來的基礎(chǔ)。3D打印，由于可以按需生產(chǎn)零件，可以減少浪費和庫存。其固有的靈活性和在線修改設(shè)計的可能性釋放出創(chuàng)造性和可持續(xù)的解決方案，可以將技術(shù)推向“新常態(tài)”。

隨著全球經(jīng)濟(jì)重新開放，供應(yīng)鏈預(yù)計將變得更短、更分散。這些變化將導(dǎo)致不同的制造程序，在一個開放的增材制造生態(tài)系統(tǒng)中有更多的伙伴關(guān)系。3D打印針對特定需求的高度定制化和分散制造可能會帶來3D打印工廠的局部微調(diào)。數(shù)字化將繼續(xù)把3D打印機(jī)轉(zhuǎn)變成后大流行時代的物聯(lián)網(wǎng)和工業(yè)4.0環(huán)境的關(guān)鍵部分。

本評論通訊作者，蔡志楷教授在新加坡科技設(shè)計大學(xué)的3D打印設(shè)施之一。圖片來源：SUTD

本文來源：DOI:10.1038/s 14578-020-00234-3