3D打印技术的价值在于为用户创造附加价值。如今，在工业制造、医疗、时尚创意等各个领域几乎都能够看到3D打印技术应用的身影。其中很多先行者对于这一技术的应用已不再是偶尔的尝试或者是“小打小闹”，3D打印技术已成为他们的生产制造或日常工作中一个不可或缺的技术。本期，接下来我们分享定制化3D打印植入物和夹具再设计这两个来自不同行业的应用案例，共同来了解3D打印技术在其中所创造的附加价值。
案例一 3D打印定制化肩关节植入物让枪伤患者重获活动能力
生活中发生的意外事故有时会导致人体的骨骼出现严重的损伤。有的损伤需要通过骨科植入物进行修复治疗，从而使伤者逐渐恢复健康。然而，由于每种意外伤害所带来损伤以及严重程度各不相同，外科医生往往无法使用批量化生产的标准型号的植入物对伤者进行治疗。在这种情况下，通过三维数字化设计与3D打印技术设计与制造的定制化植入物可以为医生与患者带来更为灵活的治疗解决方案。
法国第戎大学中心医院（Centre Hospitalier Universitaire in Dijon）就曾利用3D打印定制化植入物救治过一位严重的枪伤患者。患者 Nathalie Dufaut Danjon 女士曾被猎枪打中，子弹从她的肩关节前方进入，穿过肩胛骨射出。她的肩部骨组织结构被损坏，幸运的是神经并未受损。在起初就医时，Danjon 女士被告知无法通过现有的医疗技术对肩关节进行修复。几经波折之后，Danjon 女士联系到了在3D打印植入物治疗复杂病例领域有着丰富经验的法国第戎中心医院大学颌面外科的医生。颌面外科医生在了解到患者的情况后，与医院中负责肩关节疾病治疗的Viard医生进行了沟通，最终Viard医生通过3D打印技术为患者确定了治疗方案。
3D打印的患者肩关节模型及定制化植入物,图片来源：Materialise
通过对患者进行检查，医生发现病人的肱骨没有近端关节面，并且发生了严重变形。这是一个非常严重的联合损伤病例。患者的3D医学图像还显示出粘附在患者三角肌内侧的松散骨碎片，这些碎片粘在纤维膜中。负责治疗的Viard医生表示，为治疗带来巨大难度的部分是患者关节盂部位的严重损伤。这一特殊损伤使得标准植入物没有很好的重建空间，无法在肩胛骨上进行骨固定。
当确定使用定制化3D打印植入物对患者进行治疗之后，Viard医生在Materialise 公司工程师团队的帮助下开展了手术前的规划，如：患者肩关节的数字化重建，以及3D打印植入物的设计工作。
最终，医生为患者植入了定制化的3D打印肩关节植入物。如今，患者已接受手术一年多了，她重新得到了肩关节活动能力。尽管现在还不能确定肩关节植入物体内骨生长的状况，但是患者对新的生活充满了希望。
案例二 再设计与3D打印为铝制夹具优化注入力量
在制造中使用3D打印技术，意味着企业在进行产品设计的时候可以采用颠覆性的设计方式，从而对产品的性能进行优化。Materialise 公司的设计与工程团队就曾利用3D打印技术在制造复杂结构方面的优势，为客户进行铝制夹具的再设计。
铝制吸力夹具的设计变革，图片来源：Materialise
当这个工程交给Materialise工程团队时，客户已经对夹具进行了一定的设计优化，如为零件添加了内部的空气通道，但是管道和连接臂还需要手动组装。
已添加内部空气通道的夹具，图片来源：Materialise
对于3D打印技术而言，通常影响其零件制造成本的因素是零件的大小和打印时所使用的材料的量，零件设计的复杂性对制造成本的影响极小。Materialise工程师利用3D打印技术的这一特点，设计了一个更为精简的夹具，同时将夹具中链接处的管道整合在一起，替代了原始设计。这样就大大减少了材料和人工装配的需求，同时也消除了连接处泄漏的风险。
3D打印铝制夹具的最终设计成品，图片来源：Materialise
在3D打印零件的设计与制造中，还有一个影响制造效率和成本的因素是不可忽略的。这个因素就是为保证打印效果而添加的打印支撑结构。Materialise的工程团队深知，如果支撑结构添加的不合理，将会增加打印耗材成本和打印时间。
Materialise 工程师从产品设计和零件摆放方位优化这两种方式入手，减少了支撑结构的使用。在设计时，工程师使用了一个漏斗状的设计方案，并在进行打印准备时优化了零件的摆放方位。
这样一个铝制吸力夹具不仅增加了零件使用寿命，还将重量减少至60克(原始重量为237克)，只需三分之一的成本，并且在制造中减少了对人工的需求。
来源：3D科学谷
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