德國醫療器械公司Endocon GmbH已轉向增材制造,以改善髖關節和膝關節置換手術。該公司利用GE Additive的金屬AM技術 創造了endoCupcut,這是一種創新的醫療設備,使臀杯提取更容易,更具成本效益且更可靠。
在日益老齡化的人口中,有一些問題需要加以解決。例如,醫療專業人員越來越需要進行髖關節和膝關節置換手術。每年在數十萬人身上進行的手術在醫療領域已變得相當普遍,并且通常是安全和直接的。
然而,如果患者發生任何松動,磨損或感染,則移除臀部杯會給外科醫生帶來一系列困難。傳統上,醫療專業人員依靠一個基本的鑿子來移除臀部杯子 - 正如人們可以想象的那樣 - 帶來各種各樣的風險:骨骼和組織可能被損壞或者移除可能導致表面不平整新植入物更加困難。
為了應對這一挑戰,總部位于海德堡的Endocon開發了一種髖臼杯切割器,通過使其更容易且風險更小,有助于臀部杯移除過程。至關重要的是,它還允許外科醫生大大縮短手術時間。
集成3D打印刀片的醫療設備是使用GE Additive的Concept Laser DMLM技術(特別是其Mlab cusing 100R機器)開發的。刀片設計用于沿著髖臼杯的邊緣精確切割,這使外科醫生能夠在不損害患者骨骼的情況下松開和提取需要替換的臀杯。由于endoCupcut的高精度,外科醫生甚至能夠在移除完成后將相同尺寸的臀杯植入患者體內。
可重復使用的醫療設備可配備多達15個由不銹鋼制成的3D打印刀片,尺寸范圍為44 mm至72 mm。這意味著根據患者的不同,外科醫生可以選擇最有效的刀片尺寸。
通過使用增材制造來開發醫療設備,Endocon與傳統制造工藝(如鑄造)相比具有許多優勢。首先,3D打印刀片大大加快了生產時間。雖然投入一批刀片需要長達三個半月的時間,但該公司能夠在短短三周內對刀片進行3D打印。
其次,3D打印刀片的拒收率低于3%,而鑄造刀片的拒絕率高達30%。這是通過對原始鑄造模型進行微小改動并使用17-4 PH不銹鋼材料來實現的。
“我們還能夠將每片葉片的成本降低約40%至45%,”Klaus Notarbartolo補充道。“這意味著我們可以為我們的客戶節省成本。當你把它與減少產品開發時間,更高的效率和更低的廢品率相結合時,增材制造的商業案例真正變得有吸引力。“
在制作endoCupcut設備時,Endocon與Weber-KP合作,這是一家專注于金屬AM的3D打印服務商。據了解,Weber-KP團隊負責該過程的許多方面,從構建平臺上的數據準備和定位,到打印,最后到廣泛的后處理(包括表面精加工,硬化和拋光處理)。
現在,3D打印醫療設備已經展示出高性能特性,包括良好的耐腐蝕性和硬度水平。也就是說,3D打印的刀片在經過1.8 NN后表現出塑性變形,而不是在600 N處開裂。就硬度而言,Endocon報告42 + -2 HRC與使用鑄造的32 HRC相比。
“Endocon通過增材制造解決多項挑戰的能力是一個完美的例子,說明它如何對面向整形外科行業的公司產生積極影響,”GE Additive醫療業務開發經理Stephan Zeidler說。“在產品開發和各種形狀和尺寸的靈活生產方面需要縮短產品上市時間的需求導致了一種智能,創新的醫療產品,可以提高患者的治療效果。將整個生產過程從鑄造轉移到增材制造是一個合乎邏輯的步驟,這種轉變將繼續為未來的項目提供幫助。“
目前,Endocon的髖關節杯移除裝置已經由德國的一些醫療專業人員實施,他們在縮短手術時間方面取得了顯著成果。事實上,Endocon報告說,使用其3D打印刀片,外科醫生可以將手術時間從一個半小時減少到僅僅三分鐘。
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