美国创业企业专注医疗植入物3D打印服务，打造完整工艺链

​关于3D打印服务，行业的一个共识是专业的打印服务并不仅仅是买几台打印设备，他们所具备的能力是超越打印工艺本身的，这些服务商往往具备从工艺到打印，再到后处理，质量检测的能力。除此之外，还涉及到质量体系认证，知识产权专利保护等一系列柔性的实力。美国一家“年轻”的3D打印服务企业Tangible Solutions公司，在经营过程中逐渐“锁定”了医疗植入物制造这一个细分领域，致力于为医疗植入物增材制造建立完整的工艺链。接下来，我们共同来了解一下Tangible Solutions 为开展植入物3D打印生产服务而做的准备。

进行业务“瘦身” ，专注于医疗植入物3D打印领域
Tangible Solutions公司，是一家医疗植入物增材制造的合同制造商，为医疗企业提供3D打印植入物的小批量生产、后处理及检测等服务。经过4年的发展，Tangible Solutions 在美国俄亥俄州建立了25,000平方米的厂房。Tangible Solutions 与准备推出3D打印植入物的医疗企业客户共同开发增材制造的工艺流程，并进行必要的ISO, ASTM认证，以及向FDA申请注册成为为III类医疗器械制造商。

在公司成立之初，Tangible 的主要业务是为多个领域提供产品快速原型制造、建模和相关的3D打印服务。例如，曾经有客户通过Tangible Solutions 的团队制造200-300个3D打印传感器，这些传感器应用于电源线上。传感器的设计在短时间内就会进行迭代，与传统的注塑工艺相比，Tangible公司的3D打印小批量生产服务为客户节省了制造成本和制造时间。

在经营过程中，Tangible Solutions 公司决定对所服务的领域进行“瘦身”，专注于为医疗器械企业提供3D打印植入物生产服务。他们进入到医疗生产领域的切入点是为医疗器械企业制造3D打印脊椎植入物。Tangible Solutions 公司围绕着这一目标，与医疗器械企业、医生以及医疗专业人士进行了业务联系。最初，对3D打印服务业务做“减法”时，Tangible Solutions 公司的管理层也倍感压力，但由于团队在医疗这个细分领域的专注和努力，使公司在短时间内积累起来了一些有相应需求的目标客户及增材制造经验。

建立植入物打印完整工艺链
一家合格的3D打印生产服务商，不仅需要对3D打印工艺有着深入的了解，还需要对增材制造的完整工艺链有所掌握。为了达到这一目标，Tangible公司逐渐建立起了自己的增材制造知识体系，这个体系涉及到打印材料、设计、打印设备、后处理工艺和打印件的检测等多个方面。

Tangible 在厂房中安装了5台Concept Laser公司的Mlab 金属3D打印系统和1台M2 金属3D打印系统，以及以前投资的4台用于快速原型制造的塑料3D打印设备。另外，还安装了用于金属3D打印产品后处理的三菱MV2400-S电火花线切割机（EDM）和两台Hurco VM10U HSi加工中心。两台加工中心的主要作用是进行植入物的螺纹孔加工，这一工艺与金属3D打印设备形成互补。Tangible 另外还有两台设备用于去毛刺处理。

由于对于一台金属3D打印设备来说，每次更换不同种类的打印材料都会耗费很多时间和成本，Tangible 对于这个问题的解决方式是，让每台金属3D打印机专注于生产一种材料的金属植入物，例如将Mlab 设备专门用于打印钛金属植入物，其中一台加工中心，用于加工Mlab设备打印的植入物。而M2设备和另一台加工中心，则专门用于打印和加工另一种材料的植入物产品。

用于测试的打印样件

Tangible通过对打印样件进行检测与机械性能测试，掌握不同打印设备所制造的植入物之间所存在的不同之处，以及同一台设备中处于打印构建板不同位置上的植入物之间的差异。Tangible 开展这项工作的目的是尽可能的保持打印工艺的一致性，从而保证3D打印植入物质量的稳定性。

南极熊了解到，金属3D打印工艺本身约占到Tangible 整个植入物增材制造流程的60%工作量，以下几项工作则占了另外40%的工作量：

材料-Tangible 的服务业务只涉及到3D打印植入物的生产，不涉及到打印材料和打印设备的销售业务。Tangible 在打印材料方面的所做的工作是，找到最具性价比的打印材料，在制造过程中保持好打印材料的惰性，并提高材料的回收利用率。

支撑结构的设计-Tangible为客户提供的设计支持服务，并不是指提供植入物的设计，而是指为植入物添加打印时所需的支撑结构。在这个过程中，Tangible 既需要考虑到如何为3D打印植入物添加成功打印所必需的支撑结构，又要考虑到如何避免因添加打印支撑结构所带来的后处理的难度。例如，Tangible会通过添加支撑结构使打印件略微高于打印构建板，使零件更加容易从构建板中进行移除，有的时候甚至可以手工将打印零件从构建板中移除。

构建板-以上列举的添加支撑结构的方式，可以避免构建板在打印零件移除过程中逐渐变薄，变薄之后的构建板将难以承受粉末床金属3D打印过程中所引起的变形。

后处理-Tangible 目前建立的后处理流程主要是通过人工方式进行打印件的清洁，然后通过人工或EDM 设备从构建板中移除打印件。接下来再进行HIP 等后处理。Tangible 为每一个步骤建立了标准化流程。

检测-目前，Tangible 提供的检测包括，使用手量规和3D 扫描进行内部检测，以及通过外部的检测服务商进行CT和放射照相扫描检测。具体的检测方案，将结合客户的预算和要求进行调整。通过以上这些工作，Tangible正在打造增材制造工艺一致性的能力，一旦能够向用户证实具备这种能力，Tangible就可以不必对每一件打印产品进行检测，并能够减少因此而产生的额外负担。

3D打印领域的服务商可以说是各具特色，各有千秋。除了像Tangible Solutions公司这类针对某个细分行业提供3D打印服务的企业，在国际上还有Materials Solutions，Proto Labs,Sintavia,FIT 等多家知名的3D打印服务商，在他们之中，有的服务商致力于打造一站式的服务能力，打造包括3D打印、热等静压、锻造、铸造、机加工、质量检测在内的完整工艺链；有的服务商注重用自动化软件来管理所有的工作流程；有的服务商则深钻某一种金属3D打印技术，凭借对这种技术工艺、材料和质量控制方面的专业经验，为制造业用户提供高性能零部件。
来源：3D科学谷
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