Témata
Reklama

3D tisk a jeho význam nejen pro lékařské obory

Společnost O.K. SERVIS BioPro s.r.o.  je dobře etablována na trhu laboratorních přístrojů pro kontrolu kvality potravin, veterinárních a humánních diagnostik. Kromě běžných dodávek spotřebního materiálu, diagnostik a laboratorních přístrojů se aktivně věnuje  i oblasti  výzkumu a vývoji vlastních produktů s cílem nabídnout svým zákazníkům inovativní řešení splňující náročná očekávání. V reakci na pandemii COVID–19 způsobenou virem SARS-CoV–2 zahájila firma O.K. SERVIS BioPro sériovou výrobu ověřených stěrových tyčinek na zařízení EnvisionTec P40K, v současnosti 3D tisk z fotocitlivých pryskyřic umožňuje výrobu na míru upravených stěrových tyčinek i pro veterinární účely.

(Zdroj: O.K. SERVIS BioPro)

Komerční článek

Výrobky generované pomocí 3D tisku nacházejí uplatnění v mnoha oborech. Ve zdravotnictví se v současnosti 3D tisk používá především ve stomatologii pro výrobu zubních protéz, dentálních korunek a ortodontických aparátů. V chirurgických a ortopedických oborech se pak aditivní výroba uplatňuje pro tisk implantátů pro lidské tělo.

Technologie DLP (Digital light processing) z rodiny 3D tisku funguje na principu vytvrzování fotocitlivé pryskyřice pomocí UV světla, které je na tiskovou plochu selektivně promítáno displejem. Světlu jsou exponovány pouze oblasti materiálu v dané vrstvě, které mají být vytvrzeny. Rozlišení tisku je pak v horizontální rovině dáno velikostí jednotlivých pixelů, ve svislé ose posuvem stavební desky. Naše společnost disponuje tiskárnou EnvisionTEC P4K90, s pracovním prostorem 230x143,75x180 mm, velikostí pixelu 90 μm a tloušťkou vrstvy 25-100 μm. Po dokončení tisku jsou výrobky oplachovány od přebytečné, nevytvrzené pryskyřice v isopropanolové lázni ve třech krocích a následně dovytvrzeny v UV komoře za lehce zvýšené teploty pro dosažení finálních materiálových vlastností. Tento princip tisku je kromě běžné geometrie vhodný pro komplexní struktury a organické tvary. Díky univerzálnosti této technologie, která nepotřebuje žádné speciální nástroje, formy a přípravky, je možné velmi rychle vyrábět a ověřovat různé geometrie výrobků s minimálními náklady.

Detail tisku stěrových tyčinek na tiskárně EnvisionTEC P4K 90. (Zdroj: O.K. SERVIS BioPro)

V době nástupu pandemie využila řada vědeckých a vývojových týmů výhody této technologie. Během velmi krátké doby byly vytvořeny návrhy různých geometrií odběrových hlaviček a těl stěrových tyčinek pro odběr vzorků z nosní sliznice a testování na vir SARS-CoV-2. V rámci vědeckých studií byly porovnány vzorky nabízené různými výrobci DLP tiskáren (např. EnvisionTEC, Formlabs), nebo vědeckými pracovišti a tradiční tyčinky se štětičkovou hlavičkou (např. Copan). [1-5] Hlavní kritéria srovnání byla pružnost materiálu, síla potřebná k odlomení odběrové části tyčinky, efektivita odebírání, schopnost přenosu vzorku a potenciální nežádoucí reakce s virostatickým médiem, která by zkreslila výsledky. Dalším kritickým parametrem byla možnost sterilizace bez ovlivnění vlastností tyčinek, protože případné zkřehnutí nebo jiná degradace materiálu by znemožnily bezpečné použití tyčinek.

V rámci studie [4] byla řada vzorů vyřazena již v první fázi kvůli nevhodnému materiálu. Některé materiály byly příliš křehké, některé po očištění a oplachu isopropanolem, případně jiným vhodným roztokem zůstavaly lepkavé, což značí špatné vytvrzení pryskyřice (tiskového materiálu), které by mohlo způsobit zdravotní komplikace u citlivých jedinců. Další hledisko bylo, aby použitý materiál neovlivňoval výsledky testu například kvůli chemické reakci s virostatickým médiem nebo samotným vzorkem. Stěrové tyčinky firmy EnvisionTEC prošly dalšími fázemi této studie až ke klinickému testování spolu s dalšími třemi vzory firem Carbon3D, Origin.io a HP Inc. Studie [5] ověřila řadu mechanických vlastností porovnávaných tyčinek, včetně vlivu sterilizace.

Sériová výroba stěrových tyčinek probíhá na zařízení EnvisionTec P40K. 3D tisk z fotocitlivých pryskyřic, které jsou biokompatibilní, umožňuje výrobu na míru upravených stěrových tyčinek i pro veterinární účely.

Design labyrintu odběrové hlavičky navržené firmou EnvisionTEC v kombinaci s jejich měkkým, sterilizovatelným materiálem vyšel z těchto porovnání skvěle, což byl jeden z důvodů, proč byl tento design nasazen ve výrobě v Horních Počernicích. Navzdory polevení pandemie a zaplavení trhu levnými produkty z východních trhů našel tento výrobek své uplatnění pro veterinární účely  v několika modifikacích. Potřeba vyšetřovat domácí a zemědělská zvířata na různé nemoci je stálá a několika geometrickými modifikacemi při zachování ověřeného designu odběrové hlavičky byla vytvořena série produktů, ze které je snadné vybrat správnou velikost stěrové tyčinky pro běžně vyšetřovaná zvířata, včetně mláďat. Ve spolupráci s veterinární praxí byla velikost tyčinek proporčně změněna, aby vyhovovala dýchacím cestám různých zvířat od velikosti myší až po velikost skotu. U vybraných velikostí byl prodloužen krček odběrové části tyčinky pro větší dosah hlavičky, například pro psovité šelmy s delším hřbetem nosu. Design tyčinek je pružný, poddajný a zalamovací krček dostatečně pevný u všech variant, což zajišťuje bezproblémový odběr vzorku u klidného zvířete. Tisk ve vysokém rozlišení s velikostí pixelu 90 µm zajišťuje dostatečnou hladkost povrchu jako prevenci poranění sliznice. V nabídce je nyní šest velikostí stěrových tyčinek dodávaných v ochranných sterilizačních obalech a to zvlášť, nebo s kompatibilním virostatickým médiem.

Varianty tyčinek se standardní a prodlouženou odběrovou částí a detail labyrintu hlavičky. (Zdroj: O.K. SERVIS BioPro)

Jak již bylo zmíněno, tato technologie je vhodná pro tisk organických tvarů. Pro další využití aditivní výroby zaměřila společnost svůj vývoj a výzkum směrem k simulační medicíně. Jedním z nejzajímavějších výrobků ve vývoji je simulační bronchoskopický model pro účely vzdělávání lékařů a trénink jejich manuální zručnosti. Bronchoskopie je bezpečné vyšetření s nízkým procentem komplikací, ovšem nácvik této metody se netrénuje v rámci magisterského studia Všeobecného lékařství, ale je součástí až atestace v oboru pneumologie a ftizeologie. Podle ČPFS je bronchologem lékař s nástavbovou atestací z oboru pneumologie a ftizeologie, absolvovaným kurzem na akreditovaném pracovišti a potřebnou bronchoskopickou praxí (aspoň 200 bronchoskopií provedených pod dohledem zkušeného bronchologa).

U nácviku bronchoskopie se z etických důvodů ustupuje od využití pacientů a více se přechází k simulačním metodám, z nichž jednou je právě použití modelů. Prototyp bronchoskopického modelu vyrobený 3D tiskem společností O.K. SERVIS BioPro se u odborné veřejnosti setkal s pozitivním ohlasem a po dokončovacích krocích ve vývoji bude k dispozici na volném trhu.

Výukový bronchoskopický model se zavedeným bronchoskopem. (Zdroj: O.K. SERVIS BioPro)

3D tisk je budoucností pro veškerá technologická odvětví, obrovský přínos je i pro sféru zdravotnictví. Společnost O.K. SERVIS BioPro se snaží vyjít vstříc poptávkám po inovativních produktech, které zvýší efektivitu procesů, pomohou odborné veřejnosti při jejich náročné práci a přinesou našim zákazníkům produkty s vysokou přidanou hodnotou.

Autor článku : Ing. Zuzana Weberová - specialista 3D tisku

Související články
Nahrajeme si vědomí do počítače?

Profesor kybernetiky Michael Šebek nevylučuje svoji přítomnost v jiném, uměle vytvořeném prostoru. Průmysl 4.0 chápe jako zásadní a přelomovou změnu a současné školství nás na budoucnost nepřipraví. Firmám radí „nechte své zaměstnance tvořit nesmysly“‎.

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.

Názorové fórum odborníků

Na tomto místě budeme pravidelně přinášet názory odborníků k tématům, která se objeví v aktuálním vydání MM Průmyslového spektra. V dubnovém vydání jsme zástupcům vysokých škol a firem položili následující otázku:

Související články
SolidWorks World 2014

SolidWorks World je již šestnáctý rok jednou z největších akcí svého druhu na světě. Jde o každoroční konferenci uživatelů, školitelů a prodejců špičkového designového softwaru SolidWorks. Původně americká společnost SolidWorks dnes patří pod křídla francouzského Dassault Systèmes. Na našem trhu je zastupována firmami SolidVision a 3E Praha Engineering.

Reklama
Reklama
Reklama
Reklama
Související články
Odlehčovací optimalizace 3D tištěné frézy

Vývoj v oboru obrábění se tradičně potýká s mimořádným dynamickým zatížením soustavy na straně jedné a požadavky na přesnost a produktivitu obrábění na straně druhé. Nalezení takové konstrukce nástroje, která odolá extrémním provozním podmínkám, a přitom umožní proces obrábění urychlit, může vést k zefektivnění výrobního procesu. Příkladem toho může být vývoj odlehčené frézovací hlavy. Dosavadní konstrukce obráběcích nástrojů vycházely z jednolitých plných tvarů zaručujících vysokou tuhost na úkor dynamických vlastností nástroje. Změnou vnitřní struktury je však možné najít optimum mezi těmito protichůdnými požadavky.

Vliv složek ochranných atmosfér na WAAM

Svařování v současné době není už pouze technologií ke spojování materiálů. S rozvojem aditivní výroby strojních součástí lze tento proces využít také pro výrobu komplexních a geometricky složitých součástí. Technologie WAAM využívá svařování pro vrstvení jednotlivých svarových housenek do tvaru vyráběné strojní součásti a je charakterizována mnoha proměnnými – mimo jiné i účinky ochranné atmosféry. Cílem příspěvku je zhodnotit vliv jednotlivých složek ochranných atmosfér používaných pro MAG svařování.

Zajímavosti ze světa 3D tisku

3D tisk nabízí stále nové možnosti uplatnění, ať už jde o vlastnosti nebo rozměry finálního výrobku, nebo o zcela nové aplikační oblasti. Jednou ze zajímavých novinek je 3D tiskárna na desky plošných spojů, která umožňuje výrobu prototypu nebo malé série během několika hodin. Nebo z jiného soudku - v největších výrobních systémech lze vytisknout plastové díly s rozměry kolem 900 mm. Pokud máte za to, že se vám investice do takového zařízení nevyplatí, není třeba zoufat, neboť technologie jsou dostupné i formou služby.

Aditivní výroba unikátních řezných nástrojů

Aditivní technologie jsou jedním z nosných pilířů Průmyslu 4.0. Od roku 2014, kdy v ČR 3D tisk kovů odstartoval „ve velkém“, byla o této problematice napsána celá řada publikací, díky nimž je tato technologie považována za poměrně známou. Jedním z průkopníků 3D tisku v ČR je firma Innomia, která přinášela informace o technologii DMLS do povědomí českého průmyslu již několik let před tímto zmiňovaných boomem.

Aditivní technologie pro Průmysl 4.0

Výrobní stroje pracující na principu aditivních technologií si generují samy vlastní výrobní strategii a dráhy. Nepotřebují zvláštní přípravu výroby. Ta spočívá pouze v umístění výrobku do výrobního prostoru stroje.

Aditivní technologie (nejen) v leteckém průmyslu

3D tisk, neboli aditivní výroba, v dnešních dnech zažívá opravdový boom. Většina firem technického zaměření, které jsou na špičce v oblasti inovací, tuto technologii vlastní, nebo alespoň externě využívá. Obdoba této technologie však není v přírodě nová, ani nijak výjimečná.

Customizace 3D tisku+ eMobilita = eBike

V loňském roce (viz. www.mmspektrum.com/170744) jsme přinesli rozhovor Jána Košturiaka s renomovaným slovenským designérem Patrikem Paulem. Rozprava se týkala 3D tištěného eBiku, jehož výjimečnost konstrukce spočívá v customizovaném řešení rozměrových a materiálových parametrů kola pro optimální potřeby jezdce.

Trnitá cesta české vědy a výzkumu

Třicet let je diskutovaným tématem propojení české vědy a výzkumu s průmyslem. Podařilo se konečně v této oblasti učinit pokroky? Proč se čeští vědci nehrnou do tuzemských firem a proč české školství negeneruje kreativní osobnosti? K diskuzi o těchto otázkách jsme pozvali docenta Jiřího Krechla, který se problematice výzkumu a vývoje dlouhodobě věnuje.

VaVaI a průmysl:
Znát budoucí potřebu zákazníka

Biochemik Vladimír Velebný je majitelem, generálním ředitelem, a současně i vedoucím výzkumu a vývoje ve společnosti Contipro. Jeho firma se zabývá biotechnologickou výrobou kyseliny hyaluronové, která má širokou škálu potenciálního využití v nejrůznějších oblastech medicíny a kosmetiky. O tom, jak ideálně propojit oblast vědy a výzkumu s oblastí průmyslu ku prospěchu obou, a zejména nás všech, ví rozhodně mnohé.

Síla společnosti tkví v chytrých lidech a vědecké základně

Nadační fond Neuron vznikl na podporu české vědy v období hospodářské krize po roce 2009. Jeho mecenáši rozdali za dobu jeho existence více než 110 milionů korun. Není závislý na státních financích, ale přesto, pokud by se současný státní rozpočet vydal cestou škrtání výdajů na vědu, byl by to pro jeho členy signál pro to, aby své aktivity zesílili a nedovolili, aby česká věda upadla v zapomnění a čeští vědci odcházeli do zahraničí. Hovoříme s Monikou Vondrákovou, která Nadační fond Neuron od jeho vzniku řídí.

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