Témata
Reklama

3D technologie při unikátní operaci lebky

Do nemocnice v mexickém státě Querétaro byl jednoho dne převezen pacient s prostřelenou lebkou. Levá část jeho lebky byla nenávratně poškozena, ale pacient přežil a po roce rehabilitace se tým ošetřujících lékařů rozhodl navrhnout tohoto pacienta do unikátního projektu revoluční lebeční protézy. Bylo velmi důležité, aby se implantát stal přirozenou součástí lidského těla, umožňoval fúzi kostní tkáně a proudění tekutin v lebeční dutině.

Na výrobě lebeční protézy úzce spolupracoval tým lékařů s konstruktéry a techniky společnosti VISI Series México a nadací v oblasti bioinženýrství pro Latinskou Ameriku (BHA Foundation). Protéza byla navržena pomocí softwaru VISI CAD/CAM dodávaného společností VERO Software a vytištěna na 3D tiskárně. VISI je jedno z předních CAD/CAM řešení, které nabízí kombinaci plně integrovaného 3D modeláře, 3D návrhář forem a komplexní dvou-, tří- a pětiosé obráběcí strategie včetně vysokorychlostního obrábění.

Reklama
Reklama
Reklama

Vytvoření modelu lebky a získání dat pro model protézy

Návrh byl vytvořen speciálním procesem, který se využívá v leteckém průmyslu. Původní STL data, která byla poskytnuta lékařským týmem, byla vytvořena pomocí magnetické rezonance. Tato STL data se stala podkladem pro 3D tiskárnu, na níž byl vytvořen prototyp modelu lebky pro analýzu tvaru lebečního otvoru. Ve spolupráci s lékaři byl prototyp přepracován tak, aby byl otvor v lebce co nejjednotnější, bez jakýchkoliv nerovností. Jakmile byla topologie lebky finální, celý model se naskenoval a importoval do VISI. Z neporaněné strany lebky se vzala síť křivek a zrcadlově se přenesla na levou stranu lebky k zakrytí otvoru. Tato data byla použita pro výrobu modelu protézy. Teprve po další konzultaci s lékaři byla ve VISI vytvořena optimální fixační struktura za pomoci šroubů, tak, aby celý model byl přizpůsoben složité lebeční anatomii.

Data pro výrobu lebečního implantátu byla vytvořena v softwaru VISI.

3D tisk lebečního implantátu

Po takovémto zpracování dat byla protéza vytištěna, smontována na prototypu hlavy a důsledně zkontrolována kvůli finálním úpravám a budoucí montáži. Konečný návrh protézy byl zaslán do USA k vytištění na tiskárně Eosint M280 DMLS. Pro výrobu lebečního implantátu byla použita chirurgická jakost titanového prášku. Ten byl spojen na molekulární úrovni vysokovýkonovým laserem a vytvořil tak robustní a biokompatibilní strukturu. Pro možnost tisku přímo z CAD dat je stroj vybaven 200W nebo 400W vláknovým laserem, který taví kovový prášek a vytváří tak výrobek vrstvu po vrstvě. Touto metodou lze oproti tradičním způsobům výroby vytvořit extrémně složité tvary.

Pro dokonalý návrh protézy byla naprosto nezbytná úzká spolupráce s týmem lékařů, neboť otvory a fixační prvky musejí plnit svou funkci na sto procent. Bylo velmi důležité, aby se implantát stal přirozenou součástí lidského těla, umožňoval fúzi kostní tkáně a proudění tekutin v lebeční dutině. Jelikož je protéza z kovu, je třeba počítat s nízkým odvodem tepla kolem mozku.

Po konzultaci s lékaři byla vytvořena optimální fixační struktura a celý model byl přizpůsoben složité lebeční anatomii.
Vytištěná protéza byla smontována na prototypu lebky a důsledně zkontrolována kvůli finálním úpravám a budoucí montáži.

Operace

Ředitel projektu Dr. Gilberto Lopez, jenž je zároveň specialistou zabývajícím se orální a kraniofaciální medicínou, přizval ke spolupráci na tomto unikátním projektu rekonstrukce lebečního implantátu experty z oblasti neurochirurgie a čelistní chirurgie. Díky nim se podařilo úspěšně připravit protézu z chirurgické oceli. Tým specialistů z oborů neurochirurgie, čelistní chirurgie a orofaciální chirurgie poté provedl ve veřejné nemocnici v San Luis Potosi v Mexiku úspěšnou operaci a vložil implantát pacientovi na poškozené místo lebky. Na zákroku, který trval čtyři hodiny, se všichni zúčastnění lékaři podíleli zdarma.

Finální protéza byla vytištěna z titanového prášku na 3D tiskárně Eosint M280 DMLS.
Operační zákrok provedený týmem specialistů pod vedením Dr. Gilberta Lopeze trval čtyři hodiny.

Ředitel firmy VISI Series México Raúl Moreno k celému projektu dodává: „Tento proces nabízí možnost rychle a bezpečně navrhnout a vyrobit na míru funkční a estetickou protézu, která dokáže pacientovi zlepšit kvalitu života. Řada zemí, včetně Anglie, Spojených států, Číny a Španělska, začíná využívat tuto technologii pro pomoc pacientům s vrozenými nebo získanými kraniofaciálními deformacemi. A Mexiko se snaží získat své místo mezi průkopníky titanových protéz na míru. Jsem osobně velmi hrdý na to, že skupina vzájemně spolupracujících techniků a lékařů dokáže takto intenzivně přispívat ve prospěch naší společnosti.“

Nexnet

j.konarik@nexnet.cz

www.visicadcam.cz

Reklama
Související články
Investice do softwaru pro formařinu se vrátila do měsíce

Společnost Formaplex Limited se sídlem ve Velké Británii se zabývá převážně vývojem a výrobou hliníkových a ocelových vstřikovacích forem pro firmy z oblasti automobilového a leteckého průmyslu. Její investice do softwaru VISI Flow se vrátila už po prvním měsíci používání.

Automatická optimalizace plastového výrobku, formy a vstřikovacího procesu

Virtuální a reálná optimalizace procesu vstřikování plastů Varimos (Virtual And Real Injection Moulding Optimisation System) je expertní systém německé firmy Simcon GmbH. Sestává ze dvou základních částí – virtuální a reálné.

Plasty a robot – jde to dohromady?

Žijeme v době, kdy nás plasty provázejí na každém kroku. Možná si ani neuvědomujeme, kde všude nám pomáhají, kde nás ovlivňují. Od tužky či propisky přes klávesnici, u které sedíme skoro každý den, po stravování a umělohmotné vařečky, které nahradily ty dřevěné, jež používaly naše babičky. Snažíme se usnadnit si život. Těžké díly ze železa vyměnit za lehčí, plastové. Stejně tak i tvůrci softwaru se snaží zjednodušit výrobu.

Související články
Příprava pracovníků pro výrobu technologií vstřikování plastů

Následující příspěvek představuje jeden ze způsobů přípravy pracovníků ve firmách, jejichž hlavní pracovní náplní je technologie vstřikování plastů

Reklama
Reklama
Reklama
Reklama
Související články
První plnobarevná stolní 3D tiskárna

Společnost Mcor představila jako první na světě plnobarevnou stolní 3D tiskárnu Mcor ARKe a klade si za cíl dostat tuto 3D tiskárnu do každé kanceláře či učebny.

Zavedení nového softwaru zefektivnilo konstrukci forem

Společnost Dramco Tool & Die Co. z Grand Islandu se specializuje na výrobu komplexních vstřikovacích forem pro automobilový a spotřební průmysl. S ohledem na potřebu upgradovat a změnit systém konstrukce a výroby forem za účelem zvýšení efektivity začala hledat systém, který by umožňoval rychlou konstrukci forem, automatizaci některých procesů a umožňoval práci jak s objemovými tělesy, tak s volnými plochami.

Efektivní vývoj plastových dílů a vstřikovacích forem

V mnoha odvětvích – včetně automobilového průmyslu, zdravotnických technologií nebo spotřebního zboží – představuje proces vstřikování do forem nejpoužívanější a ekonomicky nejvýhodnější metodu výroby plastových dílů. Zásadní je zde povědomí, jak návrh jednotlivých dílů ovlivní jejich vyrobitelnost, a naopak – a to ještě před zahájením výroby. Řešení nabízí konstrukční simulace.

3D tisk nabízí příležitosti pro byznys

Bouřlivý rozvoj v oblasti 3D tisku a aditivní výroby a „demokratizace“ tohoto odvětví vytvořily prostor pro nové obchodní příležitosti. Ty sahají od domácích hobby strojů k potenciální výstavbě budov s pomocí 3D tisku ve vesmíru.

Virtuálně na veletrh

Svět se nám doslova před očima přelévá do online prostoru. To, že se na internet přesune mnoho služeb a komodit bylo jasné už od rozšíření a zvýšení dostupnosti internetu široké veřejnosti. Letošní pandemická situace však tento přerod ještě více umocnila. Ostatně i v průmyslu nás již několik posledních let doprovázejí hesla jako Internet věcí, digitalizace, big data, cloud apod. Oblíbené semináře a konference dostaly virtuální podobu a koncem listopadu si také 17 vystavovatelů a okolo 300 návštěvníků vyzkoušelo první virtuální odborné B2B setkání s názvem Výroba forem 2020.

Rodinné podnikání v přesné strojařině

Brněnská firma VKV Horák se zabývá konstrukcí, vývojem a výrobou přístrojové mechaniky, přípravků, jednoúčelových strojů, forem pro vstřikování plastů, lití polyuretanových dílů a vakuovému tváření plastů. S jejím zakladatelem, panem Zdeňkem Horákem, jsme si povídali o aspektech podnikání v českém prostředí, o vzdělávání, kvalitě škol, průmyslu budoucnosti.

Strojírenské fórum 2018: Zaměřeno na nové technologie a materiály

Příběh pátého ročníku Strojírenského fóra se začal psát 10. května 2018 na půdě Fakulty strojního inženýrství VUT v Brně konferencí na téma moderní výrobní technologie a materiály s důrazem na aditivní výrobu z velké části kovových materiálů a na inovativní aplikace kompozitních materiálů. Na sto účastníků z řad výrobní a akademické sféry vyslechlo na 13 přednášek a následně v pozdních odpoledních hodinách se větší část z nich odebrala na exkurzi po šesti VaV pracovišťích zaměřených na nové technologie. Plný den poznání a nových setkání. Pojďme se k němu vrátit fotoreportáží.

Aditivní a hybridní výroba 3D tiskem

Rychlý rozvoj 3D tisku v posledních letech nejenže zpřístupnil tuto technologii spotřebitelům, ale také umožnil nové typy aditivní a hybridní výroby.

Nová strategie hrubování zefektivnila výrobu ozubených kol

Jeden z předních výrobců v oblasti technologie převodů ve Spojeném království ušetřil „neuvěřitelných“ 45 hodin – tj. celý týden výrobního procesu frézování – při výrobě série 30 ozubených kol z kalené nástrojové oceli díky použití strategie Waveform hrubování v Edgecamu.

Návrh forem v softwaru VISI

Každý, kdo hlasoval v posledních volbách v Anglii a v loňských amerických prezidentských volbách, s největší pravděpodobností svůj hlas vložil do volební schránky, která byla vyrobena u firmy Crossen Engineering LTD.

Reklama
Předplatné MM

Dostáváte vydání MM Průmyslového spektra občasně zdarma na základě vaší registrace? Nejste ještě členem naší velké strojařské rodiny? Změňte to a staňte se naším stálým čtenářem. 

Proč jsme nejlepší?

  • Autoři článků jsou špičkoví praktici a akademici 
  • Vysoký podíl redakčního obsahu
  • Úzká provázanost printového a on-line obsahu ve špičkové platformě

a mnoho dalších benefitů.

... již 25 let zkušeností s odbornou novinařinou

      Předplatit