COVID-19 将 3D 打印推向了聚光灯下

在应对 COVID-19 大流行的早期，3D 打印表现出色，占据了左右两侧的头条新闻。似乎每个人都在为当地医院打印一些东西。

几个月后，吹捧 3D 打印可用于打印个人防护设备 (PPE) 和呼吸机零件的故事数量有所减少。然而，该技术在抗击病毒方面的作用仍在不断发展。

当 COVID-19 袭来时，美国和世界其他地方都措手不及。随着对 PPE 的需求激增，面罩、呼吸机和口罩的供应已经枯竭。

面对这一系列可怕的情况，个人和公司绞尽脑汁想如何缓解这种情况。对于那些配备 3D 打印机的人来说，决定很简单：让他们开始制造零件。

几天之内，业余爱好者、加工车间、合同制造商和公司都将他们的增材制造设备用于打印 PPE。无数 CAD 文件以光速在世界各地拍摄，从呼吸机分离器到更换面罩概念再到面罩。设计通常针对印刷过程进行优化，从而减少了前后处理的时间和精力。

通过 3D 打印，设计几乎立即变成了有形产品。该技术是工业 4.0 过渡的典型代表，因为机器几乎不需要设置时间。只需将正确的材料加载到机器上，上传精心设计的 CAD 或切片文件，输入参数，点击打印，您就可以在几分钟到几小时内得到零件。

尽管如此，依靠 3D 打印来缓解 PPE 短缺仍存在一些缺点。许多医院不得不丢弃捐赠的打印部件，因为它们不符合必要的规格。例如，一些 3D 打印工艺无法打印密闭部件，导致某些口罩部件无法使用。

作为回应，美国国家增材制造创新研究所、美国国家卫生研究院、食品和药物管理局和退伍军人事务部开始合作，以快速审查和批准可行的设计。这项工作有助于标准化印刷工作。尽管如此，许多制造商可能仍然不知道这个设计交流中心。

对 COVID-19 的即时 3D 打印响应的另一个缺点是专注于组件而不是整个产品的组装。例如，用于面罩的印刷头带的设计获得批准，但透明面罩和松紧带等补充组件是通过传统渠道采购的。虽然可以使用 3D 打印机打印此类材料，但它们通常很昂贵，并且只能由选定的工业机器轻松处理。这使得这些项目的大规模生产变得不可行。随着时间的推移，随着更具成本效益的解决方案的出现，即使是这些有限的应用程序也最终被排除在外。

那么 3D 打印对 COVID-19 反应的影响是昙花一现吗？几乎不。事实上，它已经转变为更具成本效益的生产技术的幕后投入。

正如 PPE 响应所强调的那样，3-D 打印机擅长快速迭代设计概念并获得有形的实用产品。初始速度和低启动成本使 3D 打印非常适合功能原型。然而，一旦设计被锁定，其他技术通常最终会成为更好的选择。虽然第一个 3D 打印单元的成本低于注塑模具的成本，但一旦该工具建成，每个独立单元的时间和可变成本非常低，如果高的话，它可以超过 3D 打印机数量是必需的。最终，3D 打印对对抗 COVID-19 的影响是支持遗留流程。

技术做到这一点的一种方式是通过工具，创建定制仪器来帮助制造过程。工具应用范围很广，从将工件固定到位到确保正确放置美学特征。通常，工具可以使用消费者友好的材料挤出桌面打印机制造。虽然有多种打印工具应用，但 COVID-19 响应中最有用的应用之一是为注塑模具创建 3D 打印插件。最值得注意的是，这是在商业环境中使用粉末床融合 3D 打印机完成的。此类系统能够打印可用于注塑模具的高度复杂的金属嵌件。它们设计有内置的随形冷却通道，允许液体冷却剂（通常是水）流动来冷却热金属，从而主动压缩成型零件。从历史上看，这些都是直线钻孔的。但是使用印刷工具，渠道可以以传统渠道无法做到的方式扭曲和转变。因此，使用这些嵌件的注塑模具冷却速度更快，从而实现更快的循环时间和更高的零件产量。

COVID-19 成为 3D 打印的焦点。该技术能够快速迭代新设计和制造零件以解决 PPE 短缺问题，被证明是早期响应工作中有价值且高度灵活的部分。随着首选设计获得批准和锁定，3D 打印越来越多地过渡到使用打印工具支持更传统的制造工艺。无论是当时还是现在，它都在 PPE 的制造和 COVID-19 响应方面发挥了宝贵的作用。

Cullen Hilkene 是的创始人兼首席执行官 3勤奋。