سفارشی سازی پروتزها و ارتزهای پرینت سه بعدی
شرایط هر فردی که یک پروتز معمولی یا پرینت سه بعدی دریافت می کند، متفاوت است. افرادی که به دلیل مشکلات مادرزادی، بیماری های شدیدی مانند سکته مغزی و یا حوادثی مانند تصادف، جنگ و... یکی از اعضای بدن خود را از دست داده و نیاز به استفاده از اعضای مصنوعی دارند، در صورتی که به سرعت و به کمک روش های صحیح درمان نشوند، ممکن است دچار نا امیدی و افسردگی ناشی از عدم توانایی در انجام کارهای روزانه خود گردند. این اتفاق ممکن است برای افرادی که از پروتزهای نامناسب استفاده می کنند نیز رخ دهد. به همین دلایل و صرف نظر از مسائل مالی و زمان تولید مورد نیاز، ساخت پروتزهای مناسب فرد مصرف کننده، یک امر بسیار مهم و حیاتی تلقی می شود.
قدمت تولید و استفاده از پروتزها و ارتزها
طبق تحقیقات انجام شده، قدمت ساخت اعضای مصنوعی به مصر باستان برمی‌گردد. در همین راستا، قدیمی ترین وسیله کشف شده، یک انگشت شست مصنوعی بوده که به همراه یک مومیایی دفن شده است. این پروتز ابتدایی متعلق به سالهای 1069 تا 664 قبل از میلاد بوده و به طرز فوقالعادهای با استفاده از کتان، چسب و گچ ساخته شده است.
علیرغم پیشرفت مواد مورد استفاده، هدف از تولید این گونه پروتزها هیچ تغییری نکرده است. افراد معلول نیز می‌خواهند مانند سایرین بتوانند اشیاء را در دست گرفته، راه بروند و درست مثل بقیه انسانها ثمربخش باشند. اما نکته اینجاست که پروتزها و ارتزها در گذشته تا این حد قابلیت سفارشی سازی نداشتند و بیماران نیز به دلایل گوناگونی از جمله خجالت، حاضر به استفاده از آنها نبودند. اما امروزه پیشرفتهای بسیاری در این زمینه به وقوع پیوسته و روشهای مختلفی از جمله قالبگیری تزریقی، توانایی تولید انواع پروتزها و ارتزهای گوناگون را دارند. البته طبیعتا بهرهگیری از این گونه روشها مستلزم صرف هزینه و زمان بیشتری خواهد بود و حتی ممکن است تولید یک مدل خاص ماه ها به طول بینجامد.
پرینت سه بعدی، تسهیل کننده روش های درمانی بیماران خاص
در فرآیند پرینت سه بعدی، میتوان به کمک یک اسکن سه بعدی سریع، دستگاه تولید نمود که به راحتی قابل تغییر بوده و با سرعت بالاتر و هزینه بسیار کمتر، مجددا عمل چاپ را انجام دهد. علاوه بر این، با تولید تعداد زیادی از چنین دستگاه هایی برای استفاده افراد ساکن در مناطق دورافتاده و فاقد دسترسی به مراقبت های پزشکی، می توان فایل های سه بعدی را به راحتی به پزشکان منتقل کرد. نکته قابل توجه این است که امروزه انواع پروتزها، ارتزها و اعضای مصنوعی سریع‌تر و دقیق‌تر تولید شده و برای مصرف کنندگان نیز قابل دسترس‌تر هستند. لذا افرادی که پیش از این مجبور بودند برای دریافت پروتز یا ارتز خود مدتها منتظر بمانند، از این پس به راحتی می توانند آنها را سفارش داده و پس از مدت کوتاهی کالای خود را دریافت نمایند.
نمونه سازی تجهیزات پزشکی
از آنجایی که پیشرفت فرآیند پرینت سه بعدی بسیار فراتر از مبحث نمونه سازی سریع بوده، با کمک فرآیندهای تولید افزایشی که امروزه مسئولیت ساخت طیف گستردهای از قطعات پرکاربرد را بر عهده دارند، این فرآیند نیز همچنان برای تولید انواع پروتزها و ارتزها بسیار ارزشمند محسوب میشود. دلیل اهمیت فرآیند پرینت سه بعدی در اینگونه کاربردهای پزشکی خاص تنها محدود به توانایی تغییر زندگی مردم نمی باشد. بلکه به این دلیل است که این فناوری امکان تولید هندسه های پیچیدهای را فراهم نموده که قبلا با استفاده از روش های مرسوم مانند ماشینکاری CNC یا قالبگیری تزریقی غیرممکن بوده است.
تیم‌های پزشکی، محققان، مهندسان و طراحان به راحتی و با کمک مجموعه‌ای از ویژگی‌های فرآیندهای پرینت سه‌بعدی، نمونه های اولیه برخی اعضای مصنوعی مانند دست یا بازو را ساخته و سپس بنا به نیاز موجود، آنها را به صورت انبوه تولید می نمایند. این امر، ضمن فراهم سازی امکان نصب و راه اندازی سریع دستگاه‌های تولید ارتزهای پرینت سه‌بعدی، صرفهجویی در زمان و هزینه را نیز برای مصرف کننده در پی دارد. از نظر بسیاری از متخصصان و جراحان این حوزه، فرآیند پرینت سه بعدی از توانایی فوقالعاده در طراحی و تولید اعضای مصنوعی متناسب با بدن بیماران برخوردار است. در حالی که قبلا انجام این فرآیند بسیار زمان بر بوده، هم اکنون به کمک پرینت سه بعدی، همه مراحل آن از طراحی گرفته تا نصب بر روی بدن بیمار با سهولت هر چه تمام تر در حال اجراست.
بعضی از پروتزها و ارتزها صرفا از طریق اسکن و پرینت سه بعدی ساخته می شوند؛ در حالی که برخی دیگر ترکیبی از علوم رباتیک و زیستی هستند. شرکت 3Dhub در طول سالهای متمادی با مشتریان زیادی کار کرده و قطعات پروتزی و ارتزی را تولید می نماید که به اتصالات پرینت سه بعدی بسیار خاصی نیاز دارند. فرآیند توسعه محصول نیز شامل تولید مدل‌های پرینت سه‌بعدی گوناگون، اصلاح ظاهر و بافت تشکیل دهنده آنها است.
مواد و فناوریهای مورد استفاده در تولید افزایشی ارتزها و پروتزها
شرکت 3Dhub برای ساخت پروتزها، مواد پرینت سه بعدی زیر را که همگی به کمک فناوری تفجوشی لیزری گزینشی تولید شده اند، توصیه می نماید:
نایلون 11[PA11 (SLS)] - معمولا از این ماده برای پرینت سه بعدی ارتزها و پروتزهای سفارشی مشتریان 3Dhub استفاده میشود. PA11 مادهای زیست سازگار، مناسب تماس با پوست، بسیار بادوام و مقاوم در برابر ضربه بوده و در رنگ سفید طبیعی به همراه پرداخت استاندارد موجود است.
نایلون 12 [پلاستیک چند منظوره] – این ماده زیست سازگار نیز یکی از متداولترین مواد مورد استفاده در فرآیندهای پرینت سه بعدی و تولید انواع پروتزها و ارتزها است. همچنین به اندازهای مستحکم است که محصولات ساخته شده از آن می توانند در طولانی مدت نیز مورد استفاده قرار گیرند. نایلون 12 [پلاستیک چند منظوره] به دلیل داشتن انعطاف پذیری و استحکام توامان، هم برای تولید سازه های نازک و هم جهت ساخت سازه های ضخیمتر گزینه مناسبی می باشد. این ماده در نه رنگ متفاوت و با پرداخت های پرینت سه بعدی زیر موجود است:
· طبیعی – این پرداخت دارای سطح کمی زبر و مات است.
· فرآوری شده – در این نوع پرداخت، مقداری از مواد برای ایجاد سطحی صافتر حذف میشود.
· ممتاز – در این مدل پرداخت، به کمک فرآیند سایش با دانه های سرامیکی، بخشی از مواد برای ایجاد یک سطح صاف حذف میشود.
· صاف و صیقلی - این پرداخت با استفاده از فرآیند فیزیکی – شیمیایی صیقلدهی به کمک بخار، سبب ایجاد سطحی صاف و تا حدودی درخشنده میگردد.
· پلی اورتان ترموپلاستیک (TPU) – این ماده در بسیاری از کاربردهایی که به الاستیسیته و انعطاف پذیری نیاز دارند، مورد استفاده قرار میگیرد. یک مادهی لاستیکی بوده و برای تولید انواع ارتزها و پروتزها گزینه مناسبی به شمار میرود. TPU به عنوان یک مادهی استاندارد صنعتی، به دلیل استحکام و دوام بالا برای تولید انواع دستگاه‌های پزشکی کاربرد داشته و در رنگ مایل به سفید به همراه یک پرداخت مات استاندارد موجود است.
تفجوشی لیزری گزینشی، به عنوان زیرمجموعه‌ای از فرآیندهای ذوب بستر پودری، زمانی شروع میشود که لایه‌های نازکی از پودر روی بستر چاپ پخش میشوند. یک لیزر قدرتمند طرح نمونه اولیه یا قطعه نهایی را روی پودر به وجود آورده، هر لایه را اسکن نموده و آنها را درست در زیر نقطه ذوب با یکدیگر ترکیب می کند. در این روش هیچ تکیه‌گاهی لازم نیست؛ زیرا قسمت های پودری فرآوری نشده در اطراف قطعات در حال چاپ وجود داشته و سبب تثبیت آنها در طول فرآیند تولید میشوند. لازم به ذکر است که می توان پودر فرآوری نشده را با پودر جدید مخلوط نموده و مجددا مورد استفاده قرار داد.
تولید انواع پروتزها و ارتزها به کمک پرینت سه بعدی کلاس جهانی
شرکت 3Dhub ضمن تمرکز بر سفارشی‌سازی تولیدات خود، برای ارائه بهترین محصولات به مشتریان پروتزها و ارتزهای پرینت سه بعدی خود، با سایر تولیدکنندگان نیز همکاری مینماید.
امروزه پرینت سه بعدی بسیار فراتر از یک فرآیند عملی صرف بوده و راهکاری برای تولیدکنندگان مترقی است که به دنبال تولید سریع و کارآمد هندسه های پیچیده هستند. نمونه ای از این امر را می توان در فعالیت های موسسه e-NABLEیافت. این سازمان به طور خاص مشغول به طراحی و تولید دستگاه های پرینت سه بعدی برای مناطقی است که دچار آشفتگی هایی مانند جنگ های داخلی و خارجی می باشند.
شرکتهای دیگری نیز وجود دارند که در زمینه تولید پروتزهایی با طرحهای ابرقهرمانی برای کودکان فعالیت می کنند. در حالی که ممکن است کودکان در استفاده از پروتزهای معمولی و ساده مقاومت نشان داده و یا احساس ناخوشایندی داشته باشند، انواعی از آنها که شبیه اعضای ابرقهرمان ها ساخته شده اند، بسیار راحت تر قابل پذیرش بوده و حس مثبتی را نیز به کودکان منتقل می نمایند. علوم زیستی و رباتیک نیز در تولید انواع پروتزها نقش بسزایی داشته و عاملی برای عملکرد طبیعی تر اعضای مصنوعی ساخته شده هستند؛ تا جایی که به مصرف کنندگان امکان فعالیت های روزمره گوناگونی از جمله ورزش، یادگیری موسیقی و غیره را میدهند.
