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手部假肢公司通過3D Systems 金屬3D打印擴大制造規(guī)模

更新時間:2022-08-24 15:23:15

?Point Designs 是一家手部假肢設(shè)計公司，通過將增材制造 (AM)、機械設(shè)計和臨床護(hù)理相結(jié)合，提供強大的人工數(shù)字解決方案，Point Designs 選擇 3D Systems 作為其生產(chǎn)合作伙伴，成功解決了供應(yīng)問題并推進(jìn)了產(chǎn)品開發(fā)過程，在與 3D Systems 密切合作后，該公司在短短六個月內(nèi)從鋼材質(zhì)打印過渡到鈦材質(zhì)打印，既提高了工作流程效率，又獲得了可改進(jìn)其材料組合的寶貴知識。

“自從與 3D Systems 合作以來，我們在內(nèi)部精磨了設(shè)計方案。在實現(xiàn)高容量 3D 打印、改進(jìn)后處理方法以及提高各建模板高精度組件的產(chǎn)量方面，3D Systems 為我們提供了優(yōu)化設(shè)計的全新視角和知識。”

——Levin Sliker，Point Designs 聯(lián)合創(chuàng)始人兼首席執(zhí)行官

挑戰(zhàn)：合作擴大手部假肢組件的增材制造產(chǎn)量

Point Designs 很早便能接觸到科羅拉多大學(xué)的實驗室資源，從一開始就考慮用 3D 打印創(chuàng)建其 Point Digit 解決方案。不過，隨著該解決方案的普及，該公司需要合作伙伴來幫助其提高產(chǎn)能。3D Systems 在醫(yī)療設(shè)備方面的優(yōu)異記錄、在高質(zhì)量可重復(fù)鈦材質(zhì)打印方面的專業(yè)知識以及對增材制造技術(shù)和工藝的深入了解，使其成為了 Point Designs 的最終選擇。兩家公司共同將 Point Digit 解決方案應(yīng)用于鈦材質(zhì)打印，縮短了該方案的上市時間，生產(chǎn)出實用、美觀且經(jīng)優(yōu)化的產(chǎn)品組件。

△Point Designs 采用的主要增材制造功能是活動鉸鏈，該鉸鏈在原位置打印為裝配件，能夠轉(zhuǎn)動以實現(xiàn)更自然的動作

解決方案
合作推進(jìn)增材制造設(shè)計

Point Designs 設(shè)計其Point Digit 解決方案時，利用了增材制造設(shè)計 (DfAM) 優(yōu)勢，即在原位置創(chuàng)建有機形狀、半空心結(jié)構(gòu)和裝配件。這些是增材制造獨有的功能，也是許多人采用該技術(shù)的有力原因，即能夠按預(yù)期功能設(shè)計部件、減輕重量并減少組裝需求。然而，實現(xiàn)成功的 3D 的打印效果可能很棘手，尤其是最終產(chǎn)品涉及有著嚴(yán)格公差要求的詳細(xì)機制時。據(jù) Point Designs 首席執(zhí)行官 Levin Sliker 稱，與 3D Systems 的合作幫助其團(tuán)隊改進(jìn)了針對打印過程進(jìn)行優(yōu)化的設(shè)計

Point Designs 采用的主要增材制造功能是活動鉸鏈，該鉸鏈在原位置打印為裝配件，能夠轉(zhuǎn)動以實現(xiàn)更自然的動作。Sliker 稱，能夠在原位置打印這個裝配件是極大的優(yōu)勢，因為該鉸鏈組件不僅很小，還屬于內(nèi)部組件?！凹幢憧梢杂闷渌绞浇M裝這些組件，也是困難重重”，Sliker 說道，“因為這樣不僅很耗時，還必須分神關(guān)注一些非常小的部件。采用活動鉸在原位置打印所有東西，的確簡化了我們的裝配和制造過程?！?/span>

大規(guī)模生產(chǎn)優(yōu)化打印策略咨詢
盡管產(chǎn)品的發(fā)布時間很短，但 Point Designs 開始與 3D System 合作時需要克服一些與設(shè)計有關(guān)的挑戰(zhàn)，特別是部件方向方面的難題。Point Designs 選擇了其現(xiàn)有的構(gòu)建方向，以便適應(yīng)其最終部件的關(guān)鍵尺寸和嚴(yán)格公差。不過，這種方向并未針對規(guī)模化生產(chǎn)進(jìn)行優(yōu)化。3D Systems 和 Point Designs 合作設(shè)計了新的打印策略，可以在考慮下游流程的同時，在一次構(gòu)建中打印更多的部件。為了避免在關(guān)鍵表面上留下支撐痕跡，兩家公司合作開發(fā)了易于移除的支撐結(jié)構(gòu)和后處理技術(shù)，以便在這些表面上呈現(xiàn)所需的光潔度。

△3D Systems 和 Point Designs 合作設(shè)計了新的打印策略，可以在考慮下游流程的同時，在一次構(gòu)建中打印更多的部件

“將部件定位在不同的方向上，我們能夠?qū)⒃趩螇K建模板上生產(chǎn)的部件數(shù)量翻倍?！?br style="overflow-wrap: break-word;">
——Levin Sliker，Point Designs 聯(lián)合創(chuàng)始人兼首席執(zhí)行官

過渡到優(yōu)質(zhì)鈦材質(zhì)
Point Designs 尋找制造伙伴時，其最關(guān)心的就是產(chǎn)能。Sliker 稱，選擇 3D Systems 讓公司獲得了鈦材質(zhì)這個意外之喜。但 Point Designs 并不是唯一的受益者。Jeff Soelberg 是 Point Digit 解決方案的最終用戶，他佩戴過鋼材質(zhì)假肢和鈦材質(zhì)假肢。新材質(zhì)讓假肢的重量減輕了 30%，差別立刻就顯現(xiàn)出來。Soelberg 說，佩戴鋼材質(zhì)假肢時好像隨身攜帶了一個小重物。他表示，“改用鈦材質(zhì)假肢后感覺更輕、更自然”。

△Jeff Soelberg 是 Point Designs 手部假肢的用戶，他說改用鈦材質(zhì)假肢后感覺更輕、更自然

除了重量減輕之外，這些假肢器械的材料和設(shè)計還獲得了最終用戶的大量正面反饋，因為這些器械具備強度高、持久耐用和易于清洗等優(yōu)點。用戶可以在通常會用到手指的任何環(huán)境中使用這些器械。Soelberg 說，通過練習(xí)，他能進(jìn)行事故前 95% 的活動。

在材質(zhì)過渡方面，3D Systems 幫助 Point Designs 應(yīng)對了鈦材質(zhì)的特殊挑戰(zhàn)，分享將轉(zhuǎn)化為未來項目的專業(yè)知識。其中最主要是協(xié)助設(shè)計以適應(yīng)鈦的收縮系數(shù)。“與 3D Systems 合作后，我們的確改善了現(xiàn)有和未來產(chǎn)品的設(shè)計流程。因此，我們能更輕松地實施下一個產(chǎn)品，更快地完成凍結(jié)設(shè)計文件，為大規(guī)模生產(chǎn)做好準(zhǔn)備，”Sliker 說。

Point Digit 2.0 鈦解決方案采用 3D Systems 的直接金屬打印 (DMP) 技術(shù)和 LaserForm Ti Gr23 (A) 材質(zhì)打印，該材質(zhì)具有一流的氧氣水平 (<25 ppm) 和惰性打印氣體，可確保部件具有出色的強度、準(zhǔn)確度、高化學(xué)純度和可重復(fù)性。23D Systems 的打印機在生產(chǎn)部件時，每個部件均使用同一個數(shù)字?jǐn)?shù)據(jù)包，且所有 DMP 打印機的打印結(jié)果全都一致，實現(xiàn)了規(guī)?；a(chǎn)，而且打印結(jié)果不存在整體偏差。

減少組裝
Point Designs 和 3D Systems 合作開發(fā)了四款產(chǎn)品，每款產(chǎn)品均由多個 3D 打印組件組成，并有多種尺寸可供選擇，共有 17 個庫存單位和 107 個獨特組件。Point Designs 從 3D Systems 處收到打印部件后，交由 Point Designs 團(tuán)隊采用現(xiàn)成和定制組件加以組裝。組裝后，Point Designs 將產(chǎn)品交付給假肢修復(fù)師，再由修復(fù)師為每位用戶定制假肢接受腔。

△Point Designs 從 3D Systems 處收到打印部件后，交由 Point Designs 團(tuán)隊采用現(xiàn)成和定制組件加以組裝

“事實上，3D Systems 的應(yīng)用創(chuàng)新小組能采用自有技術(shù)為我們提供打印支持，這對我們來說真的很有利，事實證明，3D Systems對其機器性能極度熟悉，這也是我們之間的合作關(guān)系得以蓬勃發(fā)展的原因。”

——Sliker

在解決供應(yīng)問題方面，Point Designs 的業(yè)務(wù)發(fā)展專家 Griffin Drye 說，自從與 3D Systems 合作以來，兩家公司建立了可靠的生產(chǎn)節(jié)奏，此后 Point Designs 再也沒有出現(xiàn)過訂單延期的情況，這是一個有意義且令人感到愉快的成就。該成就離不開 Point Designs 和 3D Systems 之間密切而坦誠的溝通，因為這讓雙方都能知道對方的時間安排，便于進(jìn)行準(zhǔn)確預(yù)測和規(guī)劃。繼成功推出一級醫(yī)療器械 Point Digit 2.0 后，Point Designs 目前正在尋求利用 3D Systems 的專業(yè)知識大量推出其他假肢產(chǎn)品。

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