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有機(jī)硅是一種在醫(yī)療行業(yè)應(yīng)用廣 泛的高分子彈性體，其最大優(yōu)點(diǎn)是成分簡(jiǎn)潔，安全可靠，具 有良好的生物相容性。相較于其他材料， 它具有獨(dú)特的優(yōu)勢(shì)：與 PVC 材料相比， 有機(jī)硅材料不需要添加增塑劑就可以達(dá) 到很柔軟的效果；與乳膠材料相比，有 機(jī)硅材料沒(méi)有致敏的風(fēng)險(xiǎn)；與熱塑性彈性體材料相比，有機(jī)硅材料具有更可靠 的耐溫、耐壓變性能。同時(shí)，有機(jī)硅材 料本身具有固、液兩大形態(tài)，適用于多種成型工藝，能夠很好地適應(yīng)醫(yī)療行業(yè) 紛繁復(fù)雜的加工需求。

以前，有機(jī)硅成型主要采用復(fù)雜的 注塑成型工藝：生產(chǎn)商必須首先準(zhǔn)備好模具，然后將液體硅橡膠加壓注入其中。 這種方法成本過(guò)高，只適合大規(guī)模生產(chǎn)。 有機(jī)硅 3D 打印則實(shí)現(xiàn)了全新的部件設(shè) 計(jì)。有機(jī)硅 3D 打印可以覆蓋產(chǎn)品不同的 生命周期，無(wú)需使用任何工具或模具， 便可直接將數(shù)字模型轉(zhuǎn)換為實(shí)物，從而降低生產(chǎn)成本、節(jié)省生產(chǎn)時(shí)間、大幅縮 短工藝周期，同時(shí)在產(chǎn)品開(kāi)發(fā)期間快速 改進(jìn)產(chǎn)品；另一方面，有機(jī)硅 3D 打印還 可對(duì)結(jié)構(gòu)復(fù)雜的功能性部件和原型件進(jìn)行功能整合。

瓦克化學(xué)是一家擁有 70 多年歷史 的有機(jī)硅材料供應(yīng)商，也是全球很早進(jìn)入有機(jī)硅開(kāi)發(fā)的公司之一。瓦克 ACEO® 3D 打印技術(shù)是全球首項(xiàng)用于液體硅橡膠 組件增材制造的工業(yè)級(jí)技術(shù)。憑借其獨(dú) 特的“按需噴墨”技術(shù)，ACEO® 可確保 充分的設(shè)計(jì)自由度，用于打印高功能性部件，同時(shí)保持硅橡膠的耐高溫性、抗 輻射性及生物相容性等優(yōu)異性能。采用 ACEO® 技術(shù)打印而成的硅橡膠組件廣泛 應(yīng)用于汽車、航空航天、醫(yī)療、設(shè)備行 業(yè)以及機(jī)械工程等眾多關(guān)鍵行業(yè)。

3D 打印解剖模型

ACEO® 獨(dú)特的基于有機(jī)硅彈性體的 “按需噴墨”技術(shù)可用于打印結(jié)構(gòu)復(fù)雜的三維解剖模型。此類模型模擬生物力學(xué)的逼真度達(dá)到了前所未有的水平。有機(jī)硅彈性體具有出色的柔韌性與彈性， 并且易于切割和縫合，尤其適用于復(fù)制血管、心臟、肌肉或皮膚等柔軟的組織。 ACEO® 3D 打印技術(shù)可用于復(fù)制人體器官，制造具有生物相容性的硅橡膠組件， 此類組件在科學(xué)領(lǐng)域和醫(yī)療行業(yè)的需求 始終持續(xù)增長(zhǎng)。近期，瓦克 ACEO® 團(tuán)隊(duì)推出了解剖模型系列。它與多家大學(xué)、 診所和研究機(jī)構(gòu)的專家共同開(kāi)發(fā)了一個(gè) 包括血管、主動(dòng)脈弓、主動(dòng)脈瓣和三尖 瓣模型在內(nèi)的基礎(chǔ)產(chǎn)品系列，并計(jì)劃在 大眾市場(chǎng)上推廣。

解剖模型在當(dāng)今的醫(yī)療應(yīng)用中具有顯著優(yōu)勢(shì)。它們?cè)谂R床訓(xùn)練、手術(shù)計(jì)劃可視性和模擬性、病情告知以及醫(yī)療器 械開(kāi)發(fā)過(guò)程中的模擬環(huán)節(jié)均大有用武之地，甚至還可用作精密假肢的定制模型。 由于其外觀和觸感比其他材料更接近人體，解剖模型在臨床應(yīng)用、大學(xué)及研究機(jī)構(gòu)中扮演著越來(lái)越重要的角色。

3D 打印在牙科領(lǐng)域

3D 打印在牙科領(lǐng)域擁有長(zhǎng)久的應(yīng)用歷史。牙科的數(shù)字化技術(shù)可追溯到 20 年前。當(dāng)時(shí)牙冠的標(biāo)準(zhǔn)制造流程是先獲得 牙齒印記，再將其送到實(shí)驗(yàn)室用石膏澆注。然后，牙科技師對(duì)石膏進(jìn)行 3D 掃描采用以創(chuàng)建 CAD 結(jié)構(gòu)。之后，數(shù)據(jù)被傳送到 CNC 銑床或金屬 3D 打印機(jī)上生產(chǎn)定制 的牙冠。這段時(shí)間發(fā)生的變化是牙醫(yī)在本世紀(jì)之前很少使用口內(nèi) 3D 掃描儀。隨 著時(shí)間的推移，牙齒印記和石膏部件逐漸被淘汰。

近期，慕尼黑口腔修復(fù)綜合醫(yī)院的牙科實(shí)驗(yàn)室在一個(gè)項(xiàng)目中選用了 ACEO® 來(lái)進(jìn)一步推動(dòng)增材制造的人工牙齦的應(yīng) 用。人工牙齦是牙冠生產(chǎn)過(guò)程中的植入 物。患者口腔的數(shù)字印記和物理印記都可獲得，但真實(shí)牙齦的柔軟和敏感是無(wú)法進(jìn)行數(shù)字化計(jì)算的。因此，打造完美 的牙冠需要一種更真實(shí)的牙齦模型，其材料應(yīng)比石膏更柔軟并且可以改變形狀。 有機(jī)硅的特性與牙齦相似。它們不可滲透并且通過(guò)了醫(yī)學(xué)分類 IIa 測(cè)試，它們具有不同的硬度和顏色，因此 3D 打印部件 的外形和觸感都很逼真。另一方面，目前尚未開(kāi)發(fā)出適用于有機(jī)硅加工的減材 制造技術(shù)，通過(guò) 3D 口內(nèi)掃描儀獲取數(shù)據(jù)時(shí)，創(chuàng)建實(shí)體模型的唯一方法是進(jìn)行銑削或打印。ACEO® 使用高質(zhì)量材料，用 紫外線固化，并且不添加增塑劑，因此不會(huì)影響觸感和機(jī)械性能。它為制造人 工牙齦提供了完美的解決方案。

3D 打印生物模型

生物模型是探索解剖結(jié)構(gòu)及其特性的醫(yī)學(xué)工程。它可分為個(gè)人模型和通用模型。個(gè)人模型可用于術(shù)前測(cè)試、假體制造或矯正手術(shù)等目的。通用模型則具 有教育功能。

醫(yī)院和口腔頜面等外科醫(yī)生越來(lái)越 多地對(duì)這些模型進(jìn)行單獨(dú) 3D 打印。直至今日，3D 打印材料的選擇仍然有限，因此這些模型僅可用于有限用途。同時(shí)，諸如磁共振成像（MRI）和計(jì)算機(jī)斷層掃描 （CT）等現(xiàn)代放射學(xué)程序提供的解剖學(xué) 數(shù)據(jù)也可用于創(chuàng)建 3D 打印有機(jī)硅模型。

3D 打印的生物模型可用于創(chuàng)建具有 復(fù)雜內(nèi)部結(jié)構(gòu)的有機(jī)結(jié)構(gòu)，并且應(yīng)用范圍廣泛。有機(jī)硅彈性好、可變形且易于切割和縫合無(wú)疑也是一大優(yōu)勢(shì)。有了這類模型，醫(yī)生便可向病人展示其內(nèi)部器官的情況以及需要采取的治療手段。例 如，外科醫(yī)生可以使用成像數(shù)據(jù) 3D 打印患者的心臟，并在幾乎真實(shí)的條件下預(yù)習(xí)手術(shù)步驟，從而預(yù)測(cè)并減少手術(shù)過(guò)程 中的突發(fā)問(wèn)題。

基于 MRI 或 CT 數(shù)據(jù)的有機(jī)硅 3D 打印生物模型提供了無(wú)限的機(jī)會(huì)。未來(lái)， 各種新應(yīng)用將層出不窮。例如，通過(guò) 3D 打印的定制有機(jī)硅呼吸面罩和助聽(tīng)器不久即將問(wèn)世。

前景與挑戰(zhàn)有機(jī)硅

3D 打印是一種新興的技術(shù)， 但是已經(jīng)開(kāi)始逐步有應(yīng)用落地，未來(lái)在工業(yè)領(lǐng)域應(yīng)用范圍會(huì)越來(lái)越廣。利用 3D 打印對(duì)復(fù)雜形狀不敏感、無(wú)需開(kāi)模等優(yōu)勢(shì)，越來(lái)越多的創(chuàng)新設(shè)計(jì)正在涌現(xiàn)，生產(chǎn)效率也得到有效提升。全世界不僅在探索 3D 打印在原型打印、小批量及零部件打印方面的潛能，而且越來(lái)越多利用真正的 3D 結(jié)構(gòu)的優(yōu)勢(shì)實(shí)現(xiàn)創(chuàng)新設(shè)計(jì)，例如：解剖模型、晶格結(jié)構(gòu)的使用，以及 機(jī)器人抓手等。因此，有機(jī)硅 3D 打印仍 有巨大的發(fā)展空間。

但是，一項(xiàng)新技術(shù)的發(fā)展總是伴隨著阻礙，由于市場(chǎng)對(duì) 3D 打印的認(rèn)知不足 和資格審查流程標(biāo)準(zhǔn)不明確，市場(chǎng)上出 現(xiàn)了一些低性能產(chǎn)品，損害了有機(jī)硅的聲譽(yù)。對(duì)于那些并非從傳統(tǒng)流程了解有機(jī)硅的用戶而言，這種情況尤為嚴(yán)重。 因此，專業(yè)組織、行業(yè)協(xié)會(huì)等機(jī)構(gòu)應(yīng)積 極解決有機(jī)硅 3D 打印的標(biāo)準(zhǔn)制定問(wèn)題。 制造商應(yīng)與客戶緊密合作，利用有機(jī)硅 3D 打印技術(shù)使生產(chǎn)變得更加靈活，能夠?qū)Σ煌枨罂焖僮龀鲰憫?yīng)。