美國創(chuàng)業(yè)企業(yè)專注醫(yī)療植入物3D打印服務，打造完整工藝鏈

​關于3D打印服務，行業(yè)的一個共識是專業(yè)的打印服務并不僅僅是買幾臺打印設備，他們所具備的能力是超越打印工藝本身的，這些服務商往往具備從工藝到打印，再到后處理，質(zhì)量檢測的能力。除此之外，還涉及到質(zhì)量體系認證，知識產(chǎn)權專利保護等一系列柔性的實力。美國一家“年輕”的3D打印服務企業(yè)Tangible Solutions公司，在經(jīng)營過程中逐漸“鎖定”了醫(yī)療植入物制造這一個細分領域，致力于為醫(yī)療植入物增材制造建立完整的工藝鏈。接下來，我們共同來了解一下Tangible Solutions 為開展植入物3D打印生產(chǎn)服務而做的準備。

進行業(yè)務“瘦身” ，專注于醫(yī)療植入物3D打印領域
Tangible Solutions公司，是一家醫(yī)療植入物增材制造的合同制造商，為醫(yī)療企業(yè)提供3D打印植入物的小批量生產(chǎn)、后處理及檢測等服務。經(jīng)過4年的發(fā)展，Tangible Solutions 在美國俄亥俄州建立了25,000平方米的廠房。Tangible Solutions 與準備推出3D打印植入物的醫(yī)療企業(yè)客戶共同開發(fā)增材制造的工藝流程，并進行必要的ISO, ASTM認證，以及向FDA申請注冊成為為III類醫(yī)療器械制造商。

在公司成立之初，Tangible 的主要業(yè)務是為多個領域提供產(chǎn)品快速原型制造、建模和相關的3D打印服務。例如，曾經(jīng)有客戶通過Tangible Solutions 的團隊制造200-300個3D打印傳感器，這些傳感器應用于電源線上。傳感器的設計在短時間內(nèi)就會進行迭代，與傳統(tǒng)的注塑工藝相比，Tangible公司的3D打印小批量生產(chǎn)服務為客戶節(jié)省了制造成本和制造時間。

在經(jīng)營過程中，Tangible Solutions 公司決定對所服務的領域進行“瘦身”，專注于為醫(yī)療器械企業(yè)提供3D打印植入物生產(chǎn)服務。他們進入到醫(yī)療生產(chǎn)領域的切入點是為醫(yī)療器械企業(yè)制造3D打印脊椎植入物。Tangible Solutions 公司圍繞著這一目標，與醫(yī)療器械企業(yè)、醫(yī)生以及醫(yī)療專業(yè)人士進行了業(yè)務聯(lián)系。最初，對3D打印服務業(yè)務做“減法”時，Tangible Solutions 公司的管理層也倍感壓力，但由于團隊在醫(yī)療這個細分領域的專注和努力，使公司在短時間內(nèi)積累起來了一些有相應需求的目標客戶及增材制造經(jīng)驗。

建立植入物打印完整工藝鏈
一家合格的3D打印生產(chǎn)服務商，不僅需要對3D打印工藝有著深入的了解，還需要對增材制造的完整工藝鏈有所掌握。為了達到這一目標，Tangible公司逐漸建立起了自己的增材制造知識體系，這個體系涉及到打印材料、設計、打印設備、后處理工藝和打印件的檢測等多個方面。

Tangible 在廠房中安裝了5臺Concept Laser公司的Mlab 金屬3D打印系統(tǒng)和1臺M2 金屬3D打印系統(tǒng)，以及以前投資的4臺用于快速原型制造的塑料3D打印設備。另外，還安裝了用于金屬3D打印產(chǎn)品后處理的三菱MV2400-S電火花線切割機（EDM）和兩臺Hurco VM10U HSi加工中心。兩臺加工中心的主要作用是進行植入物的螺紋孔加工，這一工藝與金屬3D打印設備形成互補。Tangible 另外還有兩臺設備用于去毛刺處理。

由于對于一臺金屬3D打印設備來說，每次更換不同種類的打印材料都會耗費很多時間和成本，Tangible 對于這個問題的解決方式是，讓每臺金屬3D打印機專注于生產(chǎn)一種材料的金屬植入物，例如將Mlab 設備專門用于打印鈦金屬植入物，其中一臺加工中心，用于加工Mlab設備打印的植入物。而M2設備和另一臺加工中心，則專門用于打印和加工另一種材料的植入物產(chǎn)品。

用于測試的打印樣件

Tangible通過對打印樣件進行檢測與機械性能測試，掌握不同打印設備所制造的植入物之間所存在的不同之處，以及同一臺設備中處于打印構建板不同位置上的植入物之間的差異。Tangible 開展這項工作的目的是盡可能的保持打印工藝的一致性，從而保證3D打印植入物質(zhì)量的穩(wěn)定性。

南極熊了解到，金屬3D打印工藝本身約占到Tangible 整個植入物增材制造流程的60%工作量，以下幾項工作則占了另外40%的工作量：

材料-Tangible 的服務業(yè)務只涉及到3D打印植入物的生產(chǎn)，不涉及到打印材料和打印設備的銷售業(yè)務。Tangible 在打印材料方面的所做的工作是，找到最具性價比的打印材料，在制造過程中保持好打印材料的惰性，并提高材料的回收利用率。

支撐結構的設計-Tangible為客戶提供的設計支持服務，并不是指提供植入物的設計，而是指為植入物添加打印時所需的支撐結構。在這個過程中，Tangible 既需要考慮到如何為3D打印植入物添加成功打印所必需的支撐結構，又要考慮到如何避免因添加打印支撐結構所帶來的后處理的難度。例如，Tangible會通過添加支撐結構使打印件略微高于打印構建板，使零件更加容易從構建板中進行移除，有的時候甚至可以手工將打印零件從構建板中移除。

構建板-以上列舉的添加支撐結構的方式，可以避免構建板在打印零件移除過程中逐漸變薄，變薄之后的構建板將難以承受粉末床金屬3D打印過程中所引起的變形。

后處理-Tangible 目前建立的后處理流程主要是通過人工方式進行打印件的清潔，然后通過人工或EDM 設備從構建板中移除打印件。接下來再進行HIP 等后處理。Tangible 為每一個步驟建立了標準化流程。

檢測-目前，Tangible 提供的檢測包括，使用手量規(guī)和3D 掃描進行內(nèi)部檢測，以及通過外部的檢測服務商進行CT和放射照相掃描檢測。具體的檢測方案，將結合客戶的預算和要求進行調(diào)整。通過以上這些工作，Tangible正在打造增材制造工藝一致性的能力，一旦能夠向用戶證實具備這種能力，Tangible就可以不必對每一件打印產(chǎn)品進行檢測，并能夠減少因此而產(chǎn)生的額外負擔。

3D打印領域的服務商可以說是各具特色，各有千秋。除了像Tangible Solutions公司這類針對某個細分行業(yè)提供3D打印服務的企業(yè)，在國際上還有Materials Solutions，Proto Labs,Sintavia,FIT 等多家知名的3D打印服務商，在他們之中，有的服務商致力于打造一站式的服務能力，打造包括3D打印、熱等靜壓、鍛造、鑄造、機加工、質(zhì)量檢測在內(nèi)的完整工藝鏈；有的服務商注重用自動化軟件來管理所有的工作流程；有的服務商則深鉆某一種金屬3D打印技術，憑借對這種技術工藝、材料和質(zhì)量控制方面的專業(yè)經(jīng)驗，為制造業(yè)用戶提供高性能零部件。
來源：3D科學谷
延伸閱讀：
生物3D打印會掀起一場醫(yī)療領域顛覆性革命嗎？
3D Systems二季度總收入超10億，醫(yī)療業(yè)務超3億同比增長25%