Carbon DLS在医疗行业的应用

医疗行业的技术需求不断推动医疗工程和现代制造能力的发展。越来越多的先进技术被用于将改变生活的设计转变为可供消费者使用的产品。其中一项技术是碳数字光合成 (DLS)，这是一种 3D 打印技术，可以生产由工程弹性体制成的零件，其在立体光刻 (SLA) 或数字光处理 (DLP) 领域的性能大大优于竞争材料。本文将解释在医疗行业改用碳 3D 打印的好处。

什么是碳 DLS？

Carbon DLS 使用 CLIP 工艺，它代表连续液体界面生产。 CLIP 包含两个步骤，如下所述：

第 1 步 - 打印

碳 DLS 打印类似于 SLA 打印，因为它们都涉及使用树脂容器和光投射系统来生产实体部件。然而，这就是它们之间的相似之处。在 Carbon DLS 中，使用了一个可渗透的屏幕，它允许氧分子通过，但将液体聚合物保留在桶中。氧气在屏幕和液体界面之间形成一个微观边界层，称为死区。这层氧气可防止树脂在丝网层面直接固化，使其能够连续流入死区，从而产生以碳 DLS 技术印刷的部件而闻名的各向同性特性。

第二步——固化

当成型过程完成并将它们从机器中取出时，由某些先进材料制成的零件并未完全固化。这些部件需要在烘箱中进行进一步的热固化，然后才能获得其全部机械性能。热量会加速聚合物链的交联，从而产生极富弹性和坚韧的部件。

碳 DLS 材料

要充分体会Carbon DLS 3D打印在医疗行业所带来的好处，我们首先要搞清楚各向异性和各向同性的区别。

各向异性

在不同平面上测量时，各向异性零件/材料的机械性能会有所不同。 3D 打印的零件通常在本质上是各向异性的，因为它们是逐层构建的。一个示例是通过在 z 轴上堆叠层构建的 FDM 打印部件。连续层之间的界面是薄弱点，如果零件在 z 轴上加载，则可能会出现裂缝并最终发生故障。另一方面，在 x 轴和 y 轴上，这些弱点不存在，并且在这些轴上加载不会导致任何问题。

因此，与 x 和 y 轴相比，该部件在其 z 轴上的机械性能较弱。各向异性不适用于为医疗行业设计的零件，因为这些零件通常用于复杂的应用中，在这些应用中，负载可以在任何方向上发生。

各向同性

与各向异性对应物不同，各向同性零件/材料在各个方向测量时具有相同的属性。无论载荷施加的方向和测量的特性如何，它们的特性都是相同的。这种材料/零件行为对于接受复杂多向载荷的产品至关重要。没有多少 3D 打印工艺能够创建各向同性零件。 Carbon DLS 背后的独特技术使其成为极少数可以生产各向同性零件的 3D 打印工艺之一。

哪些材料可用？

Carbon DLS 是一种独特的工艺，因为它可以打印具有类似橡胶的强度和弹性的弹性材料。下面列出了一些。

• 聚氨酯甲基丙烯酸酯 (UMA 90) – 这种材料类似于标准 SLA 树脂，因为它不需要印后热固化。

• 硬质聚氨酯 (RPU 70) – 由于其韧性、强度和耐热性，这种材料非常适合生产零件。

• 柔性聚氨酯 (FPU 50) – 这种材料是聚氨酯树脂系列的灵活变体。它提供额外的抗疲劳性和韧性。

• 氰酸酯 (DLS CE 221) – 这是一种刚性聚合物，具有出色的耐高温性。它还具有高强度和刚度。

• 环氧树脂 (DLS EPX 82) – 这种刚性环氧树脂具有出色的机械性能，非常适合打印结构部件。

• 硅胶 (SIL 30) – 使这种柔软的有机硅聚氨酯在医疗行业非常受欢迎的一个特性是它的生物相容性。它还具有良好的抗撕裂性。

• 弹性聚氨酯 (EPU 40) – 这种材料非常适合冲击吸收和减振应用。

上述材料提供了广泛的抗拉强度、韧性、抗疲劳性、耐磨性和许多其他理想的性能。无论何种应用，其中一种或多种都是合适的。这些特性中的每一种对于医疗应用来说都是理想的，在这些应用中，零件通常要承受高水平的循环载荷，或者在用于手术准备或作为测试指南时需要提供高精度。

Carbon DLS 3D 打印在医疗行业的应用

应用#1 – 指南/工具

Carbon DLS 可以打印零件，帮助外科医生准确定位钻头和其他手术工具。这种打印方法的高速和低成本允许基于 MRI 或 3D 扫描打印患者的自定义指南。这样一来，每个部位都是根据患者的确切体质量身定制的，从而提高了手术的准确性并降低了风险。

应用 #2 - 手术准备

为了准备复杂的手术，外科医生经常分析患者数据，例如 MRI 或 CT 扫描。现代碳 3D 打印技术使外科医生能够在手术前更好地研究患者，方法是根据这些扫描打印患者器官的全尺寸图像。

应用#3 - 假肢

定制和通用假肢的创建是碳 3D 打印在医疗行业中最普遍的应用之一。使用传统制造方法制造定制假肢通常非常昂贵。另一方面，FDM 和其他基于层的打印技术无法生产机械性能良好的零件。然而，借助 Carbon DLS 打印技术，现在可以使用具有适当特性以提高其性能的高质量工程级材料廉价地生产假肢。

应用#4 - 助听器

助听器是另一种医疗技术，它极大地受益于 Carbon DLS 的灵活性。助听器需要与患者耳道的形状完美匹配才能正常工作。 Carbon DLS 能够产生适合患者耳朵的高精度打印。此外，助听器和其他听力保护小工具可以由只能使用碳 DLS 技术打印的舒适柔软的弹性体制成。

应用#5 - 原型设计

医学工程依赖于严格的研发周期来开发产品。需要创建多个原型来彻底测试设计的适合性、形式和功能。使用 Carbon DLS，您可以使用更便宜的合适材料快速制造功能原型。然后可以使用相同的过程来制造最终产品。

详细了解 Carbon DSL 3D 打印部件在医疗行业的应用。

结论

随着医疗行业不断产生先进的创新，需要同样先进的制造设备才能将这些创新快速、廉价地推向市场，而不会影响质量和功能。要详细了解如何在医疗行业中利用碳 DLS 3D 打印，请使用 Xometry 的即时报价工具对您的医疗设备进行准确的成本估算。