3D Systems의 가상 수술 계획 서비스 및 SLA 3D 프린팅은 중요한 안면 재건 수술이 필요한 Blessing Makwera를 치료할 수 있도록 환자별 수술 가이드를 제공합니다.

기술이 종종 단순히 일상 생활을 자동화 할 때 "삶을 변화시킨다"는 주장에 대해 냉소적 인 태도를 취하기 쉽습니다. 그러나 3D 프린팅의 경우 마케팅 과대 광고가 아닙니다. 축복 Makwera에게 물어보십시오.

 

 

 

 

9살 때 비극적인 사고를 당한 23세의 짐바브웨 남성은 이제 깊고 풍부한 미소로 자연스럽게 햇볕이 잘 드는 성향을 표현할 수 있는 얼굴 구조를 갖게 되었습니다. 새로운 얼굴은 Operation of Hope, Sharp Memorial Hospital 및 3D Systems의 공동 노력으로 가능했습니다.

다른 곳의 도움

 

블레싱은 입에서 지뢰 기폭 장치가 폭발하여 위턱과 아래턱, 혀, 입술, 치아에 심각한 손상을 입혔을 때 부상을 입었습니다. 그는 전 세계의 소외된 지역에 있는 사람들에게 삶을 변화시키는 외과 치료를 제공하는 캘리포니아에 기반을 둔 조직인 Operation of Hope의 사장인 Jennifer Trubenbach가 이끄는 짐바브웨 외과 임무 중에 발견되었습니다.

트루벤바흐가 블레싱을 돕고 싶어하는 것은 쉬웠습니다.

"그는 불행한 상황에도 불구하고 우리 모두에게 영감을 준 전염성 정신을 가지고 있습니다. 그는 결코 불평하지 않고 항상 감사하며 인생의 모든 것에서 은색 안감을 찾습니다."

 

트루벤바흐는 블레싱이 캘리포니아 샌디에이고에 있는 샤프 메모리얼 병원의 도움을 받도록 주선했다. 병원의 외과의들은 블레싱의 얼굴을 재건하고 새로운 치아를 주기 위해 2년의 시간과 전문 지식을 기부했다. 구강 악안면 외과 의사인 Joel Berger 박사는 3D Systems에 연락하여 Blessing을 위한 VSP®(Virtual Surgical Plan) 서비스를 제공했습니다.

"우리는 버거 박사와 협력하여 광범위한 수술을 사전 계획하는 데 도움을 주었습니다"라고 회사의 3D 헬스케어 제품 중 일부인 3D Systems의 VSP 재구성 서비스를 주도하는 Mike Rensberger는 말합니다. "우리는 교정 턱 수술에서 악안면 외상, Blessing의 경우와 같은 비골이없는 피판에 이르기까지 모든 것을 지원했습니다."

 

4일간의 준비 일정

 

블레싱의 위턱과 아래턱을 재건하기 위한 초기 수술에는 버거 박사와 성형외과 의사 제임스 차오 박사가 이끄는 병원 팀과 렌스버거가 이끄는 3D Systems 팀 간의 특별한 안무가 필요했습니다.

비골 자유 피판 수술은 비골에서 뼈, 조직 및 혈관을 채취하여 목의 혈관에 연결된 위턱과 아래턱을 형성하도록 재구성하는 것을 포함합니다. 수술은 Rensberger와 그의 팀에게 익숙했지만,이 경우의 기간은 벅찼습니다 : 축복은 화요일 비행기에 도착했고 수술은 불과 4 일 후 토요일에 예정되었습니다.

 

블레싱의 CT 스캔은 수요일 오전 10시에 콜로라도주 골든에 있는 3D Systems 의료 서비스 시설에 도착했습니다. 엔지니어들은 즉시 수술을 3D로 시각화하는 데 필요한 3D 해부학적 정보를 추출하기 시작했습니다. 2시간 이내에 Sharp Memorial과 3D Systems 팀은 웹 회의에 참석하여 Blessing의 의료 이미지를 확인했습니다. 한 시간 동안 그들은 수술 계획을 세웠습니다.

Rensberger는 "골든에 있는 사무실에서 컴퓨터로 수술 계획 소프트웨어를 실행하고 있었는데, 외과의는 샌디에이고의 회의실에서 내 컴퓨터 화면을 보고 절단과 움직임을 모두 실시간 3D로 지시했습니다.

 

 

 

외과의를 돕는 3D 프린팅

3D 수술 계획과 함께 3D Systems는 광조형 3D 프린터를 사용하여 Blessing의 고유한 해부학을 기반으로 모델과 도구를 만들었습니다. 광조형(SLA) 공정은 자외선 경화성 재료의 얇은 층을 서로 겹쳐서 인쇄하여 부품 또는 어셈블리를 형성합니다.

가상 수술 계획 팀은 3D Systems ProX 800 및 ProJet 7000 SLA 프린터를 사용합니다. ProX 800은 다양한 소재와 뛰어난 표면 평활도, 형상 해상도, 가장자리 선명도 및 공차로 유명합니다. ProJet 7000 HD는 고온에 강한 인장 및 충격 강도를 가진 소재를 제공하여 치과 응용 분야에 이상적입니다.

수술에는 세 세트의 3D 인쇄 모델과 도구가 필요했습니다.

 

플레이트 벤딩 템플릿이 있는 재구성된 하악(아래턱) 모델

재구성된 상악(위턱) 모델. 

수술실에서 외과 의사의 톱날을 안내하는 하악 및 비골 절단 도구.

외과의는 수술 전에 티타늄 재건 플레이트를 미리 구부리는 데 사용하여 귀중한 수술 시간을 절약했습니다.

 

수술 중 참조용으로 사용되는 하악 및 상악 모델. 이 모델은 외과의에게 연조직 층 아래에 무엇이 숨겨져 있는지 보여줍니다. 그들은 수술을 시작하기 전에 외과의에게 Blessing의 턱 해부학에 대한 실습 경험을 제공했습니다.

모델, 가이드 및 템플릿에 사용 된 재료는 수술실에서 사용할 수 있도록 멸균 및 승인 될 수 있어야했습니다. Rensberger와 그의 팀은 두 가지 3D Systems 수지 기반 재료, 즉 치아 뿌리와 신경관의 선택적 착색을 허용하는 반투명 재료를 선택했습니다. 

(절단 가이드, 템플릿 및 수술 후 모델에 사용 된 우수한 기계적 특성을 가진 불투명 한 흰색 재료)

"Blessing은 재건을 설계하는 동안 참조할 정상적인 해부학이 없었기 때문에 정규화된 해부학 세트를 사용하여 비골이 없는 플랩 세그먼트의 크기를 조정하고 모양을 만들어 정상적인 모양을 제공했습니다"라고 Rensberger는 말합니다.

목요일 오후까지 3D 인쇄 된 수술 가이드가 완성되어 밤새 샌디에고로 보내졌습니다. 외과의는 금요일에 물리적 템플릿, 가이드 및 모델을 검토하고 토요일 수술 준비가 되었다고 선언했습니다.

 

 

 

미소의 귀환

 

12시간의 수술은 성공적이었고, 블레싱 마크웨라는 이제 정상적인 턱처럼 보이고 기능하는 턱을 갖게 되었습니다. 3D Systems 팀에 보낸 편지에서 Berger는 가상 수술 계획과 3D 프린팅 모델 및 도구에 대해 칭찬을 아끼지 않았습니다.

"당신이 구성한 수술 계획과 가이드를 통해 두 수술 팀이 결함을 효율적이고 신속하게 재구성할 수 있었습니다. 모델, 가이드 및 템플릿은 정확하고 매우 훌륭하게 설정되었으며 수술이 차질 없이 진행될 수 있었습니다."

나중에 수술에서 Blessing은 치과 보철물을 지지하기 위해 새 턱뼈에 임플란트를 이식하여 미소를 되찾았습니다. 3D Systems는 해당 시술을 위한 수술 전 계획에 사용되는 환자별 모델을 만들었습니다. 여러 재료를 사용하여 3D 프린팅된 이 모델을 통해 임상의는 뼈의 부피를 종합적으로 분석하고 근처의 중요한 해부학적 랜드마크와의 근접성을 이해하며 비교적 쉽게 구강-악안면 수술을 준비할 수 있습니다.

축복 Makwera는 이제 자유롭게 웃고, 웃고, 말하고, 먹습니다. 그는 현재 웨스턴 아이다호 대학에 다니고 있으며 폐차장에서 찾은 부품으로 오토바이를 수리하여 등록금을 지불하고 있습니다.

"차이를 만드는 것"이라는 문구는 종종 부주의하게 사용되지만 Operation of Hope, Sharp Memorial Hospital 및 3D 프린터에서 그 진정한 의미가 드러납니다. 

회사가 우주 탐사에 혁명을 일으키는 것과 같은 대담한 일을 시작하면 설계 및 제조부터 시작하여 많은 전통적인 프로세스에 대한 책을 버릴 가능성이 높습니다. 행성 자원은 우주의 최전선에 있을 뿐만 아니라 제조 자체의 정점에 있습니다. 이 회사는 3D Systems 기술을 사용하여 복잡한 부품과 어셈블리를 최적화함으로써 부품을 더 가볍게 만들고, 더 빠른 설계 반복을 수행하며, 어셈블리를 하나의 주조 부품으로 통합하여 비용을 절감하고 있습니다.

 

 

 

Planetary Resource의 명시된 임무는 대담합니다 : "인류의 경제적 영향권 내에서 태양계를 가져올 자원 활용을위한 새로운 패러다임을 수립하는 것."

이 회사의 저비용 로봇 우주 탐사 차량은 물과 귀금속 채굴을 위해 지구 근처 소행성을 식별하는 Arkyd 시리즈 우주선입니다. 최초의 시범 우주선인 A3R은 2015년에 발사되어 성공적으로 궤도에 진입했습니다. 두 번째 시연 모델 인 A6는 2016 년 봄에 출시 될 예정입니다. 시리얼 상자 크기의 두 시범 우주선은 항공 전자 공학, 제어 시스템, 소프트웨어 및 소행성 자원을 감지하고 특성화하기위한 센서를 포함한 핵심 기술을 검증하는 데 사용되고 있습니다. 그들은 Planetary Resources의 첫 번째 본격적인 생산 선박 인 Arkyd 100, 200 및 300 시리즈의 무대를 마련하고 있습니다.Arkyd 100, 200 및 300은 시연 항공기의 약 두 배 크기이며 질량은 11-15 킬로그램 (24-33 파운드)입니다. 그들은 더 큰 기본 탑재량으로 우주로 타고 갈 수 있을 만큼 충분히 작으며, 조건이 허락할 때 우주 정거장에서 궤도로 보내집니다.

 

 

 

낭비되는 공간 제로

 

Planetary Resources는 Arkyd 우주선이 결국 대량 생산 될 것으로 예상하므로 우주선의 아키텍처 내에서 너무 무겁거나 너무 많은 공간을 차지하는 것은 공간이 없습니다. 이것이 바로 3D Systems가 등장하는 부분입니다.

"3D 프린팅은 개별 조각을 하나의 유기적 인 부분으로 통합하는 데 도움이됩니다."라고 Planetary Resources의 사장 겸 CEO 인 Chris Lewicki는 말합니다. "목표는 낭비되는 공간없이 휴대 전화와 같은 우주선을 갖는 것입니다." 집중의 핵심 영역은 연료 탱크로, 과거에는 우주선 부피의 많은 부분을 차지했으며 종종 신체 외부에 부착 된 부속물처럼 보입니다. 반면, Arkyd 200 및 300의 행성 자원 설계는 3D Systems의 특허 받은 QuickCast™ 주조 패턴을 사용하여 추진 시스템을 우주선 자체를 위한 구조적으로 통합된 프레임워크로 만듭니다. 매니폴드, 플레넘 및 라우팅 지오메트리와 같은 다른 부품도 우주선을 지지하는 구조 요소에 직접 통합됩니다.

 

 

오랜 시간 동안 검증된 기술 현대화

 

수천 년 전으로 거슬러 올라가는 전통적인 주조 기술을 현대화하는 방법론인 QuickCast는 설계 복잡성을 처리하기 위한 완벽한 솔루션입니다.

3D Systems 프로세스를 통해 3D 패턴은 광조형(SLA) 기계로 구축됩니다. 빌드가 완료되면 패턴에서 액체가 배출됩니다. 그런 다음 패턴은 주조 세라믹 쉘에 코팅됩니다. 껍질이 굳 으면 고열로 소성되어 패턴을 태 웁니다. 금속이 생성 된 공동에 부어집니다. 냉각 후 외부 쉘이 파손되어 완성 된 부품이 드러납니다.

QuickCast 프로세스의 주요 이점은 다음과 같습니다.

• 더 많은 기능을 위해 복잡한 부품을 설계하는 능력.

• 하루 만에 CAD에서 패턴으로 이동할 수 있으므로 엄청난 시간 절약.

• 시간이 많이 소요되는 툴링을 제거하여 설계 반복 속도가 빨라집니다.

• 구성 요소 통합으로 인한 부품 수 감소.

• 기존의 비행 인증 금속을 포함한 모든 유형의 합금에 대한 접근.

"QuickCast는 전통적인 제조로는 불가능한 기능을 제공하며 직접 금속 인쇄의 약속에 대해서도 흥분하고 있습니다."라고 Planetary Resources의 수석 엔지니어 인 Chris Voorhees는 말합니다. "ProX DMP 320 시스템과 같은 새로운 3D Systems 제품을 통해 티타늄 부품에서 훨씬 더 미세한 디테일과 정밀도를 만들 수 있으며, 곧 출시될 우주선에서 이를 우주에 배치할 수 있기를 기대합니다."®

 

 

 

저렴한 비용 빠른 제작속도

 

3D 프린팅 패턴을 사용하여 금속을 주조하면 설계자는 더 높은 수준의 설계 정교함을 얻을 수 있으므로 전통적으로 제조된 부품 및 어셈블리에 필요한 패스너, 클램프, 나사 및 기타 보조 부품을 제거하는 유기적인 모양을 만들 수 있습니다.

"추진 탱크는 일반적으로 우주선 부피의 큰 부분입니다."라고 Lewicki는 말합니다. "3D 프린팅을 통해 추진제를 고정할 최적의 구조를 위해 티타늄과 같은 재료를 사용하여 보다 효율적이고 유기적인 설계를 탐색할 수 있습니다. 그 결과 더 가볍고, 더 저렴하고, 더 안전하고, 대량으로 복제하기가 훨씬 쉬운 우주선이 탄생했습니다." 3D Systems 및 Planetary Resources에서 만든 실물 크기 모델은 3D 프린팅이 Arkyd 200 및 300 설계에 정보를 제공하는 정도를 보여줍니다. 우아한 모델은 믿을 수 없을 정도로 단순 해 보입니다. 3D Systems SLA 프린터의 주조 패턴으로 제작된 도넛 모양의 티타늄 연료 탱크는 전체 우주선의 외부 프레임워크 역할을 합니다. 고정 장치, 케이블 라우팅 및 기타 요소가 설계에 내장되어 부품 수를 줄이고 강도와 안정성을 추가합니다. 도넛 중앙의 구멍에는 열 레이저 센서와 통신 구성 요소가 들어 있습니다.

3D 인쇄 패턴을 사용한 최초의 연료 탱크 디자인은 2016 년 말에서 2017 년 초에 출시 될 예정인 Arkyd 100에서 데뷔 할 예정입니다. Arkyd 100은 지구 관측을 수행하고 소행성을 찾도록 설계되었습니다. 소행성의 물리적 특성에 대한 과학적 데이터를 수집하도록 설계된 Arkyd 200이 뒤 따를 것입니다. 그리고 Arkyd 300은 심우주 탐사를 가능하게 하는 더 큰 추진 시스템을 특징으로 할 것입니다.

 

 

항공우주 제조의 미래

 

3D Systems 프린터는 설계 원형 제작에서 실제 우주선용 생산 부품 제조에 이르기까지 Arkyd의 전체 제품 개발 스펙트럼에서 중심적인 역할을 하고 있습니다.

Planetary Resources는 연료 탱크와 같은 QuickCast 프로토타입 및 생산 부품에 SLA, 플라스틱 프로토타입을 위한 ProJet 7000 SLA 프린터, 직접 금속 인쇄를 위한 ProX DMP를 사용합니다.

Lewicki는 "3D 프린팅을 통해 설계 개념을 실험하고 기존 제조와 관련된 프로세스에 대한 걱정 없이 훨씬 더 잘 작동하는 생산 부품을 훨씬 더 빠르게 생산할 수 있습니다.

"우리는 절삭에서 적층 제조로 전환하고 있습니다. 3D 프린팅은 시대가 도래했으며 우리는 이것이 항공 우주 제조의 미래를 대표한다고 믿습니다."

"우리는 모델의 품질과 빠른 납품에 깊은 인상을 받았습니다."라고 Elliott는 말합니다. "결과는 완벽했고 실물 크기의 디지털 파일의 정확한 미니어처 복제본을 달성했습니다."

유니폼의 이름이나 번호로만 스타 운동 선수로 식별 할 수있는 버블 헤드. 

여배우의 훌륭한 얼굴 특징이나 트레이드 마크 헤어 스타일을 포착하지 못하는 인형. 

피부가 아이의 점토 조각만큼 질감이 흥미로운 트리케라톱스 장난감.

 

 

 

호주 공룡 시대 (AAOD) 박물관의 데이비드 엘리엇 (David Elliott) 회장은 위의 어느 것도 원하지 않았습니다. 그는 길이가 5미터에서 22센티미터로 축소된 Banjo(학명 Australovenator wintonensis)라고 불리는 수각류 공룡의 깨끗한 재현을 원했습니다.

그는 제조업체에서 1,000개의 실물과 같은 소형 밴조 장난감용 금형을 만드는 데 사용하는 유한하게 상세한 마스터 참조 모델의 3D 프린팅을 통해 소원을 얻었습니다. 1:24 축척 모델은 광조형(SLA) 3D 프린팅을 사용하는 3D Systems 주문형 제조, 퀵파츠, 서비스에서 제작했습니다.

3D 프린트로 디테일 캡처

 

데이비드 엘리엇(David Elliott)과 그의 아내 주디(Judy)는 호주 퀸즐랜드주 윈턴(Winton) 근처의 양 소유지에서 데이비드가 1999년에 발견한 용각류를 포함하여 상당수의 공룡 화석을 발견한 후 2002년 비영리 단체로 AAOD를 설립했습니다.

AAOD 박물관(AAOD Museum)은 호주에서 가장 큰 공룡의 방대한 뼈를 소장하고 있으며 남반구에서 가장 생산적인 화석 준비 시설 중 하나를 운영하고 있습니다. 또한 투어 및 기타 공공 프로그램도 제공합니다.

호주 부시 시인 밴조 패터슨의 이름을 딴 밴조의 유골은 2009년 AAOD 박물관에서 발견되었습니다. 약 9,500만 년 전, 육식성 밴조는 아웃백을 따라 시속 40km의 속도로 질주했습니다. 사납고 날씬하며 민첩한 수각류는 AAOD의 첫 번째 장난감 복제를 위한 완벽한 주제처럼 보였습니다.

 

 

 

박물관은 과거에 3D 프린팅을 사용하여 실물 크기의 공룡 모델을 만들었지만 David가 3D Systems On Demand 제조 서비스에 대해 알게 될 때까지 작고 세밀한 3D 장난감 모델에 필요한 정확도에 접근할 수 없었습니다.

"밴조의 매우 상세한 컴퓨터 생성 디지털 3D 모델은 고미술가 트래비스 티슐러(Travis Tischler)에 의해 만들어졌습니다."라고 Elliott는 말합니다. "실물 크기의 모델은 동물의 몸에 있는 모든 비늘이 존재할 정도로 상세합니다. 우리는 22cm 길이의 장난감에서 이 디테일을 포착하여 모든 주름과 스케일이 최종 제품에 존재하도록 하고 싶었습니다."

3D Systems는 상세한 고해상도 모델을 소싱하는 데 문제가 있는 다른 고객을 위해 유사한 작업을 수행했습니다. 호주 멜버른에 있는 3D Systems 생산 작업을 둘러본 Tischler는 시설의 광범위한 원형 제작 및 제조 능력이 Elliott가 찾고 있던 고품질 장난감을 생산하는 데 필요한 것이라고 확신했습니다.

품질과 신속성

 

AAOD의 요구 사항에 대해 논의한 후 VisiJet SL FLEX 소재를 사용하여 3D Systems ProJet®® 7000 HD SLA 시스템에서 참조 모델을 만들기로 결정했습니다.

ProJet 7000 HD는 0.001 – 0.002인치의 정확도와 매우 빠른 인쇄 속도를 제공합니다. 여기에는 간편한 작업 설정, 빌드 최적화 도구, 파트 스태킹 및 배열, 작업 모니터링을 제공하는 3D Manage 소프트웨어가 포함되어 있습니다. 3D Systems의 VisiJet SL Flex는 폴리프로필렌과 같은 모양과 느낌을 가진 유연한 소재입니다.

프린터, 재료 및 3D Systems 팀의 전문 지식을 결합하여 Elliott가 새로운 장난감 시리즈에 필요한 고해상도 세부 사항을 캡처한 모델을 만들었습니다.

"우리는 모델의 품질과 빠른 납품에 깊은 인상을 받았습니다."라고 Elliott는 말합니다. "결과는 완벽했고 실물 크기의 디지털 파일의 정확한 미니어처 복제본을 달성했습니다."

3D 인쇄가 완료되고 후 처리되면 중국의 플라스틱 장난감 제조업체로 보내졌습니다. 제조업체는 정확한 복제본을 생성할 수 있도록 상세한 3D 인쇄의 플라스틱 사출 금형을 만들었습니다. 그런 다음 제조된 장난감을 Tischler의 원래 사양에 맞게 손으로 칠하고 판매용으로 상자에 넣었습니다.

데이비드 엘리엇 (David Elliott)은 그 결과에 매우 만족하여 내년에 3 개의 장난감을 추가로 생산할 계획입니다 : Diamantinasaurus, 길이 46cm (1:32 스케일)에서 가장 큰 장난감이 될 용각류; 무타부라사우루스, 1:32 축척으로도 인쇄될 조류류; 그리고 Minmi라는 작은 장갑 공룡은 1:18 축척으로 길이가 15cm입니다.

 

 

 

엄청난 복제 가능성

 

엘리엇은 3D 프린팅이 동물, 역사적 유물, 조각 및 기타 박물관 작품을 재현 할 수있는 큰 잠재력을 가지고 있다고 믿습니다.

"박물관 세계에는 복제품을 위한 거대한 개방이 있습니다." 라고 그는 말합니다. "이제 스캔, 디지털 모델링 및 정확한 복제본을 3D 프린팅하여 고품질 복제품을 만들 수 있습니다. 복제품이 원래 색상으로 칠해지면 원본과 구별하는 것이 사실상 불가능합니다."

스케일링은 대부분의 복제품에 필수적이지만 3D 프린팅 기술은 전체 크기의 박물관 모델에 대한 실행 가능한 옵션도 제공합니다.

"동물을 3D로 디지털 방식으로 구성하거나 화석과 조각품을 3D 스캐닝으로 캡처 한 다음 3D 인쇄 할 수 있습니다."라고 Elliott는 말합니다. "인쇄된 섹션이 함께 장착되면 한때 주요 조각 작업이나 고도로 훈련된 박제사가 필요했던 전시회를 제작할 수 있습니다."

2013년 Apple은 전 세계적으로 1억 7천만 대 이상의 iPad를 판매했다®. 수백만 대의 삼성 갤럭시 폰 및 기타 다양한 모바일 장치와 함께 5 억 대의 iPhone®이 사용되고있다고보고되면서이 시장이 뜨겁다는 것은 말할 필요도 없습니다. 

마찬가지로 헤드셋과 같은 주변 장치에 대한 수요가 폭발적으로 증가하고 있습니다.

 

30년 이상 수상 경력에 빛나는 헤드폰 제조업체인 Fujikon은 모바일 장치용 헤드셋 및 스피커 시장을 주도하고 있습니다. 날이 갈수록 경쟁이 치열해지는 시장에서 혁신은 필수입니다. 홍콩에 본사를 둔 Fujikon도 예외는 아니며, 더 나은 노이즈 캔슬링 기능, 무선 연결 및 음질을 지속적으로 탐구하고 더 매력적인 제품을 혁신하고 출시 시간을 단축하고 있습니다. 생존을 위해 이러한 구성 요소는 모두 주요 시장 참여자의 핵심 요구 사항입니다.

 

 

 

 

2011년 Fujikon은 다음 단계로 나아가야 했습니다. 그들은 200명의 R&D 팀이 더 빠른 제품 개발을 가능하게 하기 위해 새로운 관행과 기술을 채택해야 한다는 것을 깨달았습니다. 3D 프린팅이 목록의 맨 위에있었습니다. 그래서 같은 해 6 월 회사 경영진은 팀에게 모든 주요 3D 프린팅 기술을 검토, 테스트 및 평가하도록 요청했습니다.

18개월 동안 팀은 상당한 규모의 빌드 플랫폼, 정밀성, 매우 매끄러운 표면 마감 및 재료 특성(부품을 파손 없이 조립, 드릴 및 나사로 고정할 수 있음)과 같은 요구 사항을 기반으로 여러 시스템을 안팎으로 벤치마킹했습니다.

 

 

 

 

단 하나의 3D 프린터만이 모든 사양에 부합했습니다: ProJet® 7000. 리셀러인 Shanghai Metang Novatech의 도움으로 Fujikon은 ProJet 7000을 도입했으며, 2013년 5월 현재 ProJet 7000을 완전히 설치하고 직원을 교육한 후 가동을 마쳤습니다.

ProJet 7000은 3D Systems의 주력 제품인 광조형(SLA) 3D 프린터입니다. 380 x 380 x 250mm의 다목적 빌드 크기로 SLA의 특징적인 정밀도를 사용자에게 제공합니다. 두 가지 레이저 크기를 통해 사용자는 부품의 정확성, 매끄러운 표면 마감 및 레이어 두께 선택을 보장하면서 부품을 신속하게 생성할 수 있습니다. Fujikon이 테스트한 VisiJet® SL Flex 소재는 조립 테스트, 나사 체결 및 적합성 테스트를 위한 인성을 제공하면서도 완벽한 표면 마감을 제공합니다.

 

"시동을 걸자마자 ProJet 7000의 안정성을 보고 경험할 수 있었습니다"라고 Chunxiang Wu 씨는 말합니다. "이것은 완벽한 다이리스 제조였습니다: 우리는 이전에는 고려하지 않았을 임의적이고 복잡한 형상으로 정확한 샘플을 생산했습니다."

R&D 팀은 ProJet 7000이 하룻밤 사이에 프린트할 수 있을 만큼 빠르며 다음 날 제품 디자인을 테스트할 수 있다는 사실에 기뻐했습니다.

"ProJet 7000은 즉시 고객과 엔지니어를 돕기 시작했습니다."라고 말합니다. "우리는 새로운 아이디어를 생각해 낼 수 있었고, 하루 만에 설계를 평가하고, 부품 및 어셈블리의 검증 및 검증을 수행하고, 음향 테스트를 수행하고, 포장 디자인을 검토하고, 신제품 툴링 생산과 관련된 위험을 줄일 수 있었습니다. 이전에는 동일한 프로세스가 더 오래 걸렸을 것입니다."

 

 

 

ProJet 7000이 일상적인 작업의 일부로 자리 잡으면서 Fujikon은 전반적으로 이점을 누리고 있습니다. 예비 추정에 따르면 팀의 기존 3D 프린터에 비해 첫해에 총 생산 개발 시간이 5%, 자재가 최소 11% 절약되었습니다. 특히 3D 부품 생산은 Fujikon의 이전 방법론에 비해 62% 더 빨라졌습니다.

"경쟁이 치열한 시장 환경과 인력 비용 증가로 인해 우리는 우리가하는 일을 더 잘할 수있는 방법을 찾아야합니다."라고 Wu는 말했습니다. "ProJet 7000을 사용하면 수요를 충족하고 시장에서 경쟁할 수 있습니다. 우리는 제품 개발을 효과적이고 효율적으로 완료하며, 앞으로 3D Systems의 3D 프린팅이 우리의 경쟁력을 어떻게 향상시킬 수 있을지 기대됩니다."

Frey 박사와 그의 아내 Heidi는 콜로라도 주 잉글 우드에서 Mighty Oak Medical을 이끌고 있습니다. 이 회사의 특허받은 FIREFLY® 기술은 척수, 신경 및 혈관과 같은 중요한 해부학을 탐색하면서 척추 수리를 위해 척추경 나사를 정확하게 배치하는 더 간단하고 빠른 방법을 제공합니다.

처음부터 Mighty Oak는 콜로라도주 리틀턴 인근에 있는 3D Systems 헬스케어 팀과 협력해 왔습니다.

 

 

 

"우리는 의료 기기 분야에서 품질, 신뢰성 및 전문성으로 유명한 3D 프린팅 파트너가 필요했습니다."라고 Heidi Frey는 말합니다. "3D Systems는 모든 수준에서 훌륭한 파트너였으며, 지원적이고 대응력이 뛰어나며 탁월함에 전념하고 있습니다."

3D Systems는 가상 현실 시뮬레이터, 3D 프린팅된 해부학 모델, 환자별 수술 가이드 및 기기를 포함한 정밀 의료 솔루션의 엔드 투 엔드 제품군을 제공합니다. 이 회사는 또한 정밀 3D 인쇄 의료 기기를 제조합니다.

1990년대 후반부터 3D Systems는 인체 해부학의 거의 모든 측면에 대한 다양한 절차를 담당하는 의료 기기 공급업체와 파트너 관계를 맺고 있습니다. 이 회사는 100,000건 이상의 수술 절차를 위한 맞춤형 솔루션을 개발했습니다.

 

챔피언의 길

 

Frey 박사는 1984년 건설 비계에서 떨어져 부분적으로 마비된 후 초기 수술 이후 Weimer를 치료한 신경 외과 의사를 통해 Mark Weimer와 연결되었습니다. Weimer는 나중에 오른팔의 근력 손실을 교정하기 위해 2001년에 추가 척추 융합 수술을 받았습니다.

부상과 초기 수술 후 Weimer는 컴퓨터 교육 보조금을 활용하여 데이터 웨어하우징 분야의 IT 전문가가 되었습니다. 그는 또한 하키에 대한 사랑을 계속 추구하여 1996 년 콜로라도 슬레드 하키 프로그램에 합류했습니다.

Weimer는 1980년 동계 올림픽에서 미국 하키 팀이 러시아를 상대로 승리한 유명한 "얼음 위의 기적"의 고향인 레이크 플래시드에서 열린 2000년 슬레드 하키 국가 대표팀에서 뛰었습니다. 2010년에는 내셔널 하키 리그(NHL)가 후원하는 슬레드 클래식 챔피언십에서 우승한 팀의 주장을 맡았고, 이듬해에는 미국 하키가 후원하는 2011년 내셔널 슬레드 하키 챔피언십에서 우승한 콜로라도 눈사태 팀의 주장을 맡았습니다.

Weimer는 2011년 챔피언십에서 골과 어시스트를 기록한 후 은퇴했습니다. 그는 젊은 썰매 하키 선수들을 코칭하는 것으로 바뀌었고 핸드 사이클링으로 몸매를 유지했습니다. 그의 하키 업적은 2012 년 콜로라도 적응 형 스포츠 재단 명예의 전당에 입성함으로써 인정 받았습니다.

Mark Weimer는 콜로라도 적응형 스포츠 재단 명예의 전당에 오르는 길에 여러 슬레드 하키 챔피언십에서 우승했습니다.

 

 

사고 이후

 

사고 이후 Weimer는 항상 어느 정도의 신경 및 척추 불편 함을 다루었지만 2014 년 말에 장 및 방광 문제와 함께 대퇴사 두근의 심한 통증이라는 새로운 것을 경험하기 시작했습니다. Weimer의 신경 외과 의사는 추가 검사를 위해 Frey 박사에게 그를 의뢰했습니다.

"세월이 지남에 따라 Mark의 척추 융합과 신경 학적 상태로 인해 융합 아래의 나머지 디스크와 척추가 악화되었습니다."라고 Frey 박사는 말합니다. "이로 인해 신경과 척수가 더 압박되어 심각한 신경 병증 성 통증이 발생했습니다."

수술 준비는 Weimer의 척추에 대한 CT 스캔으로 시작되었습니다. 결과는 3D Systems로 전송되었으며, 3D Systems는 데이터 분할을 수행하여 Weimer의 척추 해부학적 구조를 3D 표현으로 추출했습니다.

Weimer의 사례는 대부분의 다른 척추 시술보다 더 복잡했다고 3D Systems의 의료 서비스 이사인 Frey 박사와 Chris Beaudreau는 말합니다.

"Mark는 이전 수술에서 삽입 된 막대 위에 뼈가 자랐습니다."라고 Frey 박사는 말합니다. "막대가 제거되었지만 주변 뼈가 파손되면 FIREFLY 가이드의 배치에 영향을 미칠 수 있으므로 해부학을 해결하기 위해 많은 계획이 필요했습니다."

"그의 이전 수술 절차로 인해 CT 스캔에는 해부학적 관심 영역을 3차원 디지털 모델로 렌더링하기 위해 광범위한 의료 이미지 처리가 필요한 상당한 영상 아티팩트가 있었습니다"라고 Beaudreau는 말합니다. "또한 광범위한 척추 시술이 될 예정이었기 때문에 두세 개의 척추를 모델링하는 대신 9개의 척추, 척추 기저부의 천골, 양쪽 엉덩이를 처리해야 했습니다."

렌더링은 외과의가 중요하고 복잡한 척추 해부학을 안전하게 피할 수 있도록 나사 배치에 대한 맞춤형 환자별 가이드를 보여줍니다. Mark Weimer의 수술을 위해 총 10 개의 가이드가 제작되었으며, 각각 특정 척추체를 위해 설계되었습니다. 가이드가 제자리에 있으면 높은 정확도로 나사를 배치 할 수 있습니다.

왼쪽 이미지는 하드웨어가 부착되기 전에 환자의 해부학에 있는 수술 가이드를 보여줍니다.

오른쪽 이미지는 척추 하드웨어의 수술 후 배치를 보여줍니다.

 

 

 

3D프린팅

 

3D Systems는 Weimer의 척추 해부학 3D 모델을 Mighty Oak Medical에 보냈고, Mighty Oak Medical은 이를 사용하여 각 척추경 나사의 궤적을 설계하고 Weimer의 척추에 나사를 정확하게 배치할 수 있는 3D 프린팅 가이드를 준비했습니다.

3D Systems는 FIREFLY 디자인을 사용하여 수술이 필요한 각 척추에 대한 척추경 나사 가이드를 프린팅했습니다. 해부학 적 뼈 모델은 수술실에서 수술 전 계획 및 참조를 위해 인쇄되었습니다.

수술 가이드와 뼈 모델은 표면 평활도, 특징 해상도, 가장자리 선명도 및 공차가 뛰어난 부품을 제작하는 것으로 알려진 광조형(SLA) 시스템인 3D Systems ProX® 800에 인쇄되었습니다.

SLA 기술은 1983년 3D Systems의 공동 설립자인 Chuck Hull에 의해 발명되었습니다. 이 회사는 이 기술로 지속적으로 혁신하여 비용을 절감하는 동시에 그 어느 때보다 빠른 속도, 용량, 정확성 및 사용 편의성을 제공합니다.

ProX 800은 가장 광범위한 응용 분야와 사용 사례를 위한 광범위한 재료를 제공합니다. Weimer의 참조 모델 및 나사 가이드의 경우 3D Systems는 수술실에서 직접 사용할 수 있도록 부품을 멸균할 수 있는 플라스틱 소재와 검증된 프로세스를 사용했습니다.

 

수술 성공 및 회복

 

프레이 박사는 2016년 7월 22일 잉글우드에 있는 스웨덴 메디컬 센터에서 마크 와이머를 수술했습니다. Weimer가 의식을 되찾았을 때, 그의 가장 최근의 통증은 사라졌고 이전의 통증은 상당히 줄어들었습니다.

"마크는 현재 엄격한 재활 과정을 밟고 있으며 융합 수술에서 잘 회복하고 있습니다."라고 회복 기간이 약 1 년 지속될 것으로 예상하는 Frey 박사는 말합니다.

63 세의 Weimer는 IT 분야에서 계속 일하고 여가 시간에 핸드 사이클링을 추구합니다. 그는 또한 9세와 13세의 손자들이 차세대 챔피언으로 빙판에서 자신의 자리를 차지하는 것을 보는 것을 즐깁니다.