以色列理工科學(xué)家實(shí)現(xiàn)完全自動(dòng)化的3D打印假體生產(chǎn)線

魔猴君  行業(yè)資訊   1353天前

以色列理工學(xué)院的科學(xué)家們開(kāi)發(fā)了一條自動(dòng)生產(chǎn)線，用于3D打印低成本的定制義肢。在團(tuán)隊(duì)簡(jiǎn)化的設(shè)計(jì)過(guò)程中，將掃描被截肢者未受影響的手，使用CAD軟件對(duì)其進(jìn)行裁剪，然后將其直接轉(zhuǎn)換為可打印的STL文件。然后，通過(guò)單擊一個(gè)按鈕，就可以輕松地將生成的零件組裝成具有先進(jìn)的物體抓握功能的逼真肢體，從而為患者提供更高的生活質(zhì)量。

科學(xué)家的自定義掃描設(shè)置（如圖）花費(fèi)不到40美元。圖片來(lái)自以色列技術(shù)學(xué)院。

推進(jìn)無(wú)障礙義肢的發(fā)展

失去一只手會(huì)通過(guò)增加對(duì)他人的依賴程度來(lái)嚴(yán)重影響某人的生活質(zhì)量，但是假肢的費(fèi)用在3,000美元至100,000美元之間。結(jié)果，許多截肢者的價(jià)格都超出了定制設(shè)備的價(jià)格，特別是考慮到它們通常需要訓(xùn)練有素的專業(yè)人員進(jìn)行昂貴的手動(dòng)安裝才能獲得最佳性能。

除了成本之外，假肢還遭受其他導(dǎo)致高拒絕率的問(wèn)題，包括它們的外觀，重量，抓握力和缺乏感官反饋。這種患者的排斥反應(yīng)也可能導(dǎo)致嚴(yán)重的后果，導(dǎo)致關(guān)節(jié)和肌肉變性，痛苦的炎癥以及許多其他潛在的嚴(yán)重并發(fā)癥。

同時(shí)，使用3D打印，現(xiàn)在可以減少制造假肢所需的組裝步驟，同時(shí)創(chuàng)建更復(fù)雜的設(shè)計(jì)，并且最近的許多項(xiàng)目都成功地做到了這一點(diǎn)。然而，開(kāi)發(fā)具有一致特性并以足夠快的速度來(lái)滿足需求的低成本人造肢體仍然是個(gè)問(wèn)題。為了提高產(chǎn)量并減少對(duì)訓(xùn)練有素的專家的依賴，以色列科學(xué)家因此開(kāi)發(fā)了數(shù)字設(shè)計(jì)管道，可以在無(wú)需人工干預(yù)的情況下生產(chǎn)出價(jià)格合理的義肢。

該小組的3D打印手具有嵌入式力傳感器（如圖所示），可以為他們提供感應(yīng)功能。以色列技術(shù)研究所提供的照片。

建立一個(gè)假肢工廠

研究人員的生產(chǎn)線基本上包括四個(gè)步驟：掃描，建模，3D打印和組裝。在最初的設(shè)計(jì)階段，可以根據(jù)用戶的喜好定制假肢的外觀，并且患者可以在身體動(dòng)力的手和更高級(jí)的EMG控制的設(shè)備之間進(jìn)行選擇。修復(fù)體完成后，它將自動(dòng)轉(zhuǎn)換為STL文件并發(fā)送以進(jìn)行打印。盡管科學(xué)家的工作流程仍然需要手工組裝最終零件，但他們發(fā)現(xiàn)可以優(yōu)化先前的步驟以縮短過(guò)程，從而使構(gòu)造簡(jiǎn)單，快速且對(duì)用戶易于使用。

為了使設(shè)置盡可能地可行，以色列團(tuán)隊(duì)甚至創(chuàng)建了一款基于英特爾實(shí)感攝像頭的低成本定制掃描儀，價(jià)格約為40美元。發(fā)現(xiàn)的假肢也不是劣質(zhì)的，因?yàn)樗鼈儽蛔C明能夠倒液和容納家居用品超過(guò)50,000次。

在其他測(cè)試中，加法肢體表現(xiàn)出能夠使其抓握水平適應(yīng)超軟或剛性物體的能力，并且其電動(dòng)機(jī)會(huì)根據(jù)阻力水平在不同的時(shí)間停止。盡管假肢尚未向潛在用戶推出，但當(dāng)被截肢者看到時(shí)，他們稱贊假肢的重量和逼真的外觀，這表明患者的排斥反應(yīng)可能會(huì)降到最低。

最終，科學(xué)家得出結(jié)論，通過(guò)消除昂貴的手動(dòng)裝配的必要性，他們的3D打印生產(chǎn)線可以顯著降低有需要的人的假肢成本。盡管該團(tuán)隊(duì)并未在生產(chǎn)過(guò)程中給出總體價(jià)格，但他們得出的結(jié)論是，總體概念可以“提供該領(lǐng)域急需的飛躍”。

優(yōu)化假肢生產(chǎn)

盡管3D打印假肢已經(jīng)可以使用幾年了，但該行業(yè)的重點(diǎn)最近轉(zhuǎn)移到使截肢者更容易使用它們。例如，假肢制造商Partial Hand Solutions在其生產(chǎn)過(guò)程中采用了Formlabs的新型Form 1 3D打印機(jī)，使其每天可制造80個(gè)人造手指。使用該機(jī)器還使該公司能夠制造既便宜又更好地適合患者需求的四肢。

同樣，林肯大學(xué)的研究人員也開(kāi)發(fā)了一種3D打印的傳感器操作的假肢臂，專門(mén)為兩歲的孩子設(shè)計(jì)。鑒于許多兒童由于持續(xù)成長(zhǎng)而沒(méi)有四肢相加，因此該設(shè)備已被構(gòu)造為一種價(jià)格更便宜的替代產(chǎn)品。

在其他地方，已開(kāi)發(fā)出定制的假體來(lái)滿足患有其他各種損傷的患者的需求，并且科學(xué)家甚至陷入了3D打印睪丸的麻煩。 據(jù)報(bào)道，韓國(guó)男子必須為人工性腺支付715美元以上的費(fèi)用，而這種添加劑球旨在提供一種低成本的替代品。

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