COVID-19凸显3D打印在医疗领域的关键作用

在应对COVID-19大流行的早期，3D打印是明星表现者，抢尽头条。似乎每个人都在为当地医院打印东西。

几个月后，吹捧3D打印可用于打印个人防护装备（PPE）和呼吸机部件的故事减少。然而，该技术在抗击病毒中的角色持续演变。

COVID-19袭来时，美国和世界其他地区措手不及。随着PPE需求爆发，面罩、呼吸机、口罩供应耗尽。

面对这套严峻境况，个人和公司绞尽脑汁思考如何缓解。对配备3D打印机的人来说，决定很简单：投入工作制造零件。

数天内，爱好者、职业车间、合同制造商和企业纷纷将增材制造设备投入PPE打印。无数CAD文件以光速环球传播，从呼吸机分流器到替代口罩概念再到面罩。设计常针对打印工艺优化，减少前后处理时间和精力。

设计通过3D打印近乎瞬间变成有形产品。该技术是工业4.0转型的海报儿童，因为机器几乎无需设置时间。只需装入正确材料、上传精心设计的CAD或切片文件、输入参数、点击打印，几分钟到几小时即得零件。

仍有倚重3D打印缓解PPE短缺的不足。许多医院不得不丢弃捐赠打印件，因不符合必要规格。某些3D打印工艺例如无法打印气密零件，导致特定口罩部件不可用。

为此，国家增材制造创新研究所、国家卫生研究院、食品药品监督管理局和退伍军人事务部合作，快速审核批准可行设计。该努力帮助标准化打印工作。尽管如此，许多制造者可能仍不知晓此设计清关库。

COVID-19即时3D打印响应的另一缺点是聚焦零部件而非整机组装。例如，面罩打印头带设计获批，但透明面罩和弹性带等互补组件仍通过传统渠道采购。虽然3D打印机也可打印这些材料，但通常昂贵，仅特定工业机器易处理。这使这些物品大规模生产不可行。最终，即使这些有限应用也被挤出，因更具成本效益的解决方案出现。

那么3D打印对COVID-19响应的影响只是昙花一现？绝非如此。事实上，它已转型为更具成本效益生产技术的幕后输入。

正如PPE响应所突显，3D打印机擅长快速迭代设计概念并获得有形功能产品。初始速度和低启动成本使3D打印非常适合功能原型。一旦设计定型，其他技术通常成更好选择。虽然首批3D打印单元成本低于注塑模具，但模具建成后，单件时间和可变成本极低，若需大量则可超越3D打印。最终，3D打印对抗击COVID-19的影响在于支持传统工艺。

一种方式是通过工装，制造辅助制造过程的定制工具。工装应用广泛，从固定工件到确保美学特征正确放置。通常可用消费级材料挤出桌面打印机制造工装。虽有多种打印工装应用，但COVID-19响应中最有用之一是为注塑模具制造3D打印嵌件。最著名的是用粉床熔融3D打印机在商业环境中完成。此类系统能打印高度复杂的金属嵌件用于注塑模具。它们设计有内置共形冷却通道，允许液体冷却剂（通常为水）流动主动冷却压缩模制零件的热金属。历史上这些通道直线钻孔。但打印工具可使通道以传统方式无法实现的方式扭转弯曲。结果，使用这些嵌件的注塑模具冷却更快，实现更短周期时间和更高零件产量。

COVID-19聚光灯照向3D打印。凭借快速迭代新设计和制造零件应对PPE短缺能力，该技术证明是早期响应工作中宝贵且高度灵活的部分。随着首选设计获批定型，3D打印越来越多地转向用打印工装支持更传统制造工艺。过去和现在，它在PPE制造和COVID-19响应中都发挥了宝贵作用。

Cullen Hilkene是3Diligent创始人兼CEO。