3D打印正在徹底改變醫(yī)療行業(yè)，涵蓋了從植入物、手術(shù)指南到個(gè)性化患者設(shè)備等多個(gè)領(lǐng)域。這項(xiàng)技術(shù)正在幫助醫(yī)生和醫(yī)學(xué)生提供更具針對(duì)性的個(gè)性化治療。不同的3D打印技術(shù)（如FDM、SLA、PolyJet、SLS、MJF和LPBF）在醫(yī)療應(yīng)用中都有各自的優(yōu)勢(shì)，特別是在金屬材料的使用上。選擇合適的技術(shù)和符合生物相容性要求的材料，對(duì)確保治療效果非常重要。隨著新材料的不斷涌現(xiàn)，醫(yī)療3D打印正持續(xù)發(fā)展。

不斷增長(zhǎng)的3D打印醫(yī)療器械市場(chǎng)

根據(jù)Insight Partners的市場(chǎng)研究，預(yù)計(jì)到2031年，醫(yī)療3D打印市場(chǎng)將達(dá)到106.5億美元，年均增長(zhǎng)17.5%。這一增長(zhǎng)主要得益于3D打印的定制化優(yōu)勢(shì)。通過(guò)CT、MRI和3D掃描技術(shù)，可以創(chuàng)建精準(zhǔn)匹配患者解剖結(jié)構(gòu)的數(shù)字模型。同時(shí)，增材制造不僅能加快生產(chǎn)速度，還提供了更多材料的選擇，因此在醫(yī)療行業(yè)中應(yīng)用廣泛。

這種技術(shù)可以快速精準(zhǔn)地生產(chǎn)定制的醫(yī)療植入物、術(shù)前手術(shù)指南及其他醫(yī)療設(shè)備。每種制造工藝和材料都有不同特點(diǎn)，適用于各種醫(yī)療應(yīng)用和患者需求。接下來(lái)介紹幾種專(zhuān)為醫(yī)療器械及相關(guān)技術(shù)設(shè)計(jì)的聚合物材料。

生物相容性聚合物材料在醫(yī)療領(lǐng)域的應(yīng)用

3D打印在醫(yī)療健康領(lǐng)域的主要應(yīng)用之一是生產(chǎn)定制假體和植入物。對(duì)于這些設(shè)備來(lái)說(shuō)，生物相容性至關(guān)重要，因?yàn)樗鼈兣c人體直接接觸。目前市場(chǎng)上已有多種技術(shù)可以滿足這一需求，其中惠普的Multi Jet Fusion (MJF) 技術(shù)尤其受到青睞，因?yàn)樗梢灾圃斐鼍哂谐錾砻婀鉂嵍鹊男⌒土慵?，同時(shí)減少打印時(shí)間并提高成本效益。MJF還能夠提供回收未使用材料的可持續(xù)選擇。

兒童醫(yī)療頭盔 (顱骨矯形器) 用于頭盔成型療法，以輕輕地糾正嬰兒的頭骨形狀。(圖片來(lái)源: Carbon 3D)

白色尼龍12 PA，常與MJF技術(shù)一起使用，是整形外科假體和植入物的首選生物兼容材料。這種材料已經(jīng)通過(guò)了醫(yī)療用途的認(rèn)證，適合與人體接觸，且易于消毒和定制。其白色外觀還為色彩定制提供了靈活性。

印有MPU 100的醫(yī)療器械 (照片: Carbon 3D)

MPU 100在可穿戴醫(yī)療設(shè)備領(lǐng)域是一個(gè)關(guān)鍵材料，特別是與Carbon的數(shù)字光合成（DLS）技術(shù)結(jié)合使用時(shí)。這種基于樹(shù)脂3D打印方法生產(chǎn)的部件，質(zhì)量可與注塑成型相媲美，具有出色的機(jī)械強(qiáng)度、分辨率和表面光潔度?，F(xiàn)在，MPU 100以其生物相容性、耐用性、耐磨損性、抗化學(xué)性以及易于滅菌的特性，已經(jīng)成為定制醫(yī)療設(shè)備和可穿戴假肢的理想選擇，尤適合需要長(zhǎng)期使用的定制設(shè)備。

其他3D打印材料在解剖模型和醫(yī)療設(shè)備中的應(yīng)用

解剖模型、手術(shù)指南及其他醫(yī)療設(shè)備也是3D打印在醫(yī)療領(lǐng)域中的常見(jiàn)應(yīng)用，特別是非植入式設(shè)備。當(dāng)設(shè)備不需要直接接觸患者時(shí)，可以使用非生物相容性材料，尤其是在設(shè)備原型或開(kāi)發(fā)階段。

其中，在醫(yī)療設(shè)備的原型設(shè)計(jì)和最終產(chǎn)品生產(chǎn)中，3D打印常使用ABS材料，這是一種適合熔融沉積成型（FDM）的堅(jiān)固聚合物，特別適用于需要頻繁操作的解剖模型。Stratasys開(kāi)發(fā)的ABS-M30i，這是一種符合醫(yī)療行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)的生物相容性材料，具備出色的尺寸穩(wěn)定性和耐熱性，適合制造精準(zhǔn)且耐用的醫(yī)療零件。

印有ABS-M30i的醫(yī)療設(shè)備 (圖片來(lái)源: Dinsmore)

另外，BioClear樹(shù)脂的耐用性使其成為制造非植入式醫(yī)療設(shè)備的理想材料，尤其在原型設(shè)計(jì)和開(kāi)發(fā)階段，零件需要經(jīng)受頻繁的操作，并保持結(jié)構(gòu)完整。該樹(shù)脂的強(qiáng)度顯著降低了運(yùn)輸和醫(yī)療過(guò)程中破損的風(fēng)險(xiǎn)，該樹(shù)脂與SLA技術(shù)結(jié)合，能夠生產(chǎn)高精度、耐用、抗碎的醫(yī)療原型和組件。

用BioClear打印的醫(yī)療原型 (圖片來(lái)源: Dinsmore)

贏創(chuàng)6100（Evonik 6100）是一種高性能樹(shù)脂，具備優(yōu)異的拉伸強(qiáng)度和耐熱性。當(dāng)與HPS技術(shù)結(jié)合使用時(shí)，這種樹(shù)脂可以制造出需要極高精度和耐用性的復(fù)雜醫(yī)療組件。它的耐化學(xué)性和耐高溫特性，使得這些組件能夠在挑戰(zhàn)性環(huán)境下使用，經(jīng)得起反復(fù)滅菌和高溫的醫(yī)療應(yīng)用，故而也成為關(guān)鍵醫(yī)療用途的理想選擇。

結(jié)語(yǔ)

這些例子僅展示了3D打印醫(yī)療設(shè)備中使用的一小部分聚合物材料。隨著市場(chǎng)的發(fā)展，新的技術(shù)和材料不斷涌現(xiàn)。增材制造相較于傳統(tǒng)方法，具有更快、更精準(zhǔn)的特點(diǎn)，并能在形態(tài)和材料上實(shí)現(xiàn)完全定制化的醫(yī)療設(shè)備。而聚合物材料持續(xù)的研發(fā)，有望帶來(lái)更具變革性的應(yīng)用，使個(gè)性化醫(yī)療更加普及且高效。

3D打印正在徹底改變醫(yī)療行業(yè)，涵蓋了從植入物、手術(shù)指南到個(gè)性化患者設(shè)備等多個(gè)領(lǐng)域。這項(xiàng)技術(shù)正在幫助醫(yī)生和醫(yī)學(xué)生提供更具針對(duì)性的個(gè)性化治療。不同的3D打印技術(shù)（如FDM、SLA、PolyJet、SLS、MJF和LPBF）在醫(yī)療應(yīng)用中都有各自的優(yōu)勢(shì)，特別是在金屬材料的使用上。選擇合適的技術(shù)和符合生物相容性要求的材料，對(duì)確保治療效果非常重要。隨著新材料的不斷涌現(xiàn)，醫(yī)療3D打印正持續(xù)發(fā)展。

不斷增長(zhǎng)的3D打印醫(yī)療器械市場(chǎng)

根據(jù)Insight Partners的市場(chǎng)研究，預(yù)計(jì)到2031年，醫(yī)療3D打印市場(chǎng)將達(dá)到106.5億美元，年均增長(zhǎng)17.5%。這一增長(zhǎng)主要得益于3D打印的定制化優(yōu)勢(shì)。通過(guò)CT、MRI和3D掃描技術(shù)，可以創(chuàng)建精準(zhǔn)匹配患者解剖結(jié)構(gòu)的數(shù)字模型。同時(shí)，增材制造不僅能加快生產(chǎn)速度，還提供了更多材料的選擇，因此在醫(yī)療行業(yè)中應(yīng)用廣泛。

這種技術(shù)可以快速精準(zhǔn)地生產(chǎn)定制的醫(yī)療植入物、術(shù)前手術(shù)指南及其他醫(yī)療設(shè)備。每種制造工藝和材料都有不同特點(diǎn)，適用于各種醫(yī)療應(yīng)用和患者需求。接下來(lái)介紹幾種專(zhuān)為醫(yī)療器械及相關(guān)技術(shù)設(shè)計(jì)的聚合物材料。

生物相容性聚合物材料在醫(yī)療領(lǐng)域的應(yīng)用

3D打印在醫(yī)療健康領(lǐng)域的主要應(yīng)用之一是生產(chǎn)定制假體和植入物。對(duì)于這些設(shè)備來(lái)說(shuō)，生物相容性至關(guān)重要，因?yàn)樗鼈兣c人體直接接觸。目前市場(chǎng)上已有多種技術(shù)可以滿足這一需求，其中惠普的Multi Jet Fusion (MJF) 技術(shù)尤其受到青睞，因?yàn)樗梢灾圃斐鼍哂谐錾砻婀鉂嵍鹊男⌒土慵?，同時(shí)減少打印時(shí)間并提高成本效益。MJF還能夠提供回收未使用材料的可持續(xù)選擇。

兒童醫(yī)療頭盔 (顱骨矯形器) 用于頭盔成型療法，以輕輕地糾正嬰兒的頭骨形狀。(圖片來(lái)源: Carbon 3D)

白色尼龍12 PA，常與MJF技術(shù)一起使用，是整形外科假體和植入物的首選生物兼容材料。這種材料已經(jīng)通過(guò)了醫(yī)療用途的認(rèn)證，適合與人體接觸，且易于消毒和定制。其白色外觀還為色彩定制提供了靈活性。

印有MPU 100的醫(yī)療器械 (照片: Carbon 3D)

MPU 100在可穿戴醫(yī)療設(shè)備領(lǐng)域是一個(gè)關(guān)鍵材料，特別是與Carbon的數(shù)字光合成（DLS）技術(shù)結(jié)合使用時(shí)。這種基于樹(shù)脂3D打印方法生產(chǎn)的部件，質(zhì)量可與注塑成型相媲美，具有出色的機(jī)械強(qiáng)度、分辨率和表面光潔度?，F(xiàn)在，MPU 100以其生物相容性、耐用性、耐磨損性、抗化學(xué)性以及易于滅菌的特性，已經(jīng)成為定制醫(yī)療設(shè)備和可穿戴假肢的理想選擇，尤適合需要長(zhǎng)期使用的定制設(shè)備。

其他3D打印材料在解剖模型和醫(yī)療設(shè)備中的應(yīng)用

解剖模型、手術(shù)指南及其他醫(yī)療設(shè)備也是3D打印在醫(yī)療領(lǐng)域中的常見(jiàn)應(yīng)用，特別是非植入式設(shè)備。當(dāng)設(shè)備不需要直接接觸患者時(shí)，可以使用非生物相容性材料，尤其是在設(shè)備原型或開(kāi)發(fā)階段。

其中，在醫(yī)療設(shè)備的原型設(shè)計(jì)和最終產(chǎn)品生產(chǎn)中，3D打印常使用ABS材料，這是一種適合熔融沉積成型（FDM）的堅(jiān)固聚合物，特別適用于需要頻繁操作的解剖模型。Stratasys開(kāi)發(fā)的ABS-M30i，這是一種符合醫(yī)療行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)的生物相容性材料，具備出色的尺寸穩(wěn)定性和耐熱性，適合制造精準(zhǔn)且耐用的醫(yī)療零件。

印有ABS-M30i的醫(yī)療設(shè)備 (圖片來(lái)源: Dinsmore)

另外，BioClear樹(shù)脂的耐用性使其成為制造非植入式醫(yī)療設(shè)備的理想材料，尤其在原型設(shè)計(jì)和開(kāi)發(fā)階段，零件需要經(jīng)受頻繁的操作，并保持結(jié)構(gòu)完整。該樹(shù)脂的強(qiáng)度顯著降低了運(yùn)輸和醫(yī)療過(guò)程中破損的風(fēng)險(xiǎn)，該樹(shù)脂與SLA技術(shù)結(jié)合，能夠生產(chǎn)高精度、耐用、抗碎的醫(yī)療原型和組件。

用BioClear打印的醫(yī)療原型 (圖片來(lái)源: Dinsmore)

贏創(chuàng)6100（Evonik 6100）是一種高性能樹(shù)脂，具備優(yōu)異的拉伸強(qiáng)度和耐熱性。當(dāng)與HPS技術(shù)結(jié)合使用時(shí)，這種樹(shù)脂可以制造出需要極高精度和耐用性的復(fù)雜醫(yī)療組件。它的耐化學(xué)性和耐高溫特性，使得這些組件能夠在挑戰(zhàn)性環(huán)境下使用，經(jīng)得起反復(fù)滅菌和高溫的醫(yī)療應(yīng)用，故而也成為關(guān)鍵醫(yī)療用途的理想選擇。

結(jié)語(yǔ)

這些例子僅展示了3D打印醫(yī)療設(shè)備中使用的一小部分聚合物材料。隨著市場(chǎng)的發(fā)展，新的技術(shù)和材料不斷涌現(xiàn)。增材制造相較于傳統(tǒng)方法，具有更快、更精準(zhǔn)的特點(diǎn)，并能在形態(tài)和材料上實(shí)現(xiàn)完全定制化的醫(yī)療設(shè)備。而聚合物材料持續(xù)的研發(fā)，有望帶來(lái)更具變革性的應(yīng)用，使個(gè)性化醫(yī)療更加普及且高效。