在医院安装增材制造设备的经验教训
Sean McEligot MHA，增材制造设施总监，Mayo Clinic 工程部最近购买了 EOS M 290。这台 3D 打印机将生产部件钛。患者护理有时与工程设备或植入物一样多，因为它涉及专门的手术护理或药物治疗。梅奥诊所是世界知名的专业护理机构，不仅拥有医生、护士和临床医生，他们的技能和意愿都能处理疑难病例。还有一支训练有素、技能娴熟并随时准备制造独一无二的医疗设备和实验室仪器的员工。
工程部包括大约 65 名机械、电气和软件工程师以及专职的工程师项目经理，甚至是特种玻璃 b降低。它生产的设备涵盖从台式研究到患者床边的护理范围。他们制造的设备处于患者护理的前沿，包括深部脑刺激、生物传感器开发、组织工程、器官辅助设备和手术器械。一家机加工车间使用 CNC 和手动机加工、钣金成型机以及激光或水刀切割来制造物理零件。
现在，看到金属 3D 打印的优势，该部门正在增加一个特种钛单元其独特的设备。梅奥诊所工程部增材制造工厂主任、MHA 肖恩·麦克利戈特 (Sean McEligot) 说：“它增强了我们几十年来一直在做的 [塑料] 工作。”
设备和植入物，今天和未来
3D 打印的典型用途是快速制作原型。它也是难以加工的复杂零件的理想选择。这种专业的一种或小批量生产是医学所独有的，“aligns 与 3D 打印，”McEligot 说。 “3D 打印已经是我们所做工作的延伸。”
为医学制造的更复杂的东西之一是骨科植入物，例如膝关节置换，如今由外部供应商提供给 Mayo。工程部将与外科医生合作，开发他们独特的想法，然后使用任何有意义的制造方法来创建用于评估和测试的原型，包括 3D 打印。这些中间设备帮助形成外科医生的想法，然后用于测试设备，例如在尸体上。
一旦外科医生对其概念可行感到满意，它就会通过 Mayo Clinic Ventures，Mayo 的许可集团. Ventures 找到一家医疗制造商，让该设备通过 FDA 批准程序并进行批量生产。 “这使得外科医生有可能出去购买他们发明的东西，”McEligot 说。该设备可能无法完全反映作品正在研究梅奥外科医生创建的原型，因为最终制造商需要生产出既能通过 FDA 认证又能盈利的产品。对于小批量甚至“一个单元”的生产，拥有自己的金属打印机将提高 Mayo 提供优质护理的能力。
使用塑料进行 3D 打印非常适合许多医疗设备，即使是那些未使用的医疗设备在直接的病人护理中。该部门多年来一直使用自己的塑料打印机。金属是另一回事。过去，如果 McEligot 的团队需要金属 3D 打印，他们必须到外面的服务部门。然而，由于对金属部件的需求增长，到 2016 年年中左右，是时候探索在自己的设施中安装设备了。
获得高端金属 3D 打印机 (EOS M290) 的机会) 和一台微型打印机 (Markforged Mark Two) 由 Grainger 基金会推出。 Mayo 于 2017 年 7 月申请了一笔赠款，并授予了用于r 打印机于 2018 年 7 月发布。McEligot 和他的团队在 2018 年选择了打印机并请求空间来容纳它。 2019 年，Mayo 购买了打印机并改造了空间来接收它。施工于 2019 年 12 月完成，诊所于 2020 年 1 月收到打印机和所有后处理设备。
并非所有由 3D 打印机制成的设备都用于患者。梅奥为一项研究征集了数千份标本样本，需要从试管上取下标签，事实证明，这很乏味，甚至对工作人员造成伤害。工程部使用其工程级塑料 3D 打印机创建了一个独特的标签去除器。
工程部现在拥有以下 3D 打印机：
- Formlabs Form 3B，打印生物相容性树脂基材料的立体光刻系统...用于打印塑料部件的熔融沉积建模。
- Stratasys Fortus 450mc，使用熔融沉积建模为要求更高的应用构建部件。
- HP Jet Fusion 580 Color，能够生产功能部件多种颜色的尼龙 12。
- EOS M290，使用直接金属激光烧结生产由钛制成的零件，Ti 6Al4VELI（超低间隙）。
“有在许多应用中，塑料根本不够好，现在我们将能够用金属打印东西，”McEligot 说。在手术和实验室中都是如此。他还很快强调，如果一个零件更容易以传统方式加工，那么它就会被制造出来。 “我们将 3D 打印几何形状复杂的零件，”他说。
给其他人的建议
“任何人在我们的情况下都会出去尽可能多地学习，我们做到了，”他说。 “我们拜访了几个不同的用户并拜访了供应商。我们参加了 RAPID 和增材制造商用户组会议等会议。”他还强调需要一个由工程师、财务经理、设施设计师和机械师组成的选择和规划团队，以了解交付整个设施需要什么。
他强调的一个关键点是mac 的成本
这些小型打印机是 Monoprice MP Select Mini 3D V2 打印机，主要用于教育和外展，例如通过 Regenerative Minnesota 对 STEM 教育的资助。hine，其中一台高端金属打印机的价格从 750,000 美元到 100 万美元不等，e 起点。 “你需要很多其他设备和专业知识，”他说，以及将机器安置在地方当局批准的设施中的成本。这另一部分可能和机器的成本一样昂贵。
例如，他的团队了解到设施的安全要求是由当地建筑检查员和消防部门确定的。这意味着让明尼苏达州罗切斯特的部门参与规划阶段，以便他们在设施完工时签字。 “在全国各地，你必须做的事情各不相同。我们了解到科罗拉多州的一家工厂必须拥有防火墙和防火涂料。但我们没有。所以你知道这需要进行研究，”他说。
他还指出，联邦对粉尘危害评估有一项新规定。根据 McEligot 的说法，它正在成为任何易燃粉末的国家标准和要求，其中钛粉用于 3D 打印质量作为。 “因此，我们不得不聘请一名顾问来进行粉尘危害评估，”他说。尽管不像粉尘那样特别易燃，但在空气和粉末的精确混合中除外，它存在吸入风险并会刺激皮肤。 “要确保没有空气中的灰尘，需要做大量工作，或者如果有，也没有潜在的火源，”他说。 “我们甚至有专为处理易燃易爆物质而设计的特殊真空吸尘器。他们通过接地并将钛粉倒入水中来降低风险，这样就不再存在风险，”他说。
3D 打印的未来，无论是金属还是其他
未来根据 McEligot 的说法，Mayo Clinic 的 3D 打印是为了让该设施最终生产自己的患者专用植入物，这样就不再需要到外面去购买最特殊的、独一无二的植入物。 “我们的长期目标是与e 3D 解剖建模实验室，为梅奥诊所的患者提供患者特定的植入物，”他说，指的是梅奥还在建设的设施，以帮助生产用于患者护理和手术计划的 3D 打印模型（见第 59 页。）
一个中间步骤可能是开发这些最终将获得许可的新型植入物。 “拥有 3D 钛打印机并将其进一步投入实践意味着我们将更好地证明他们所拥有的东西是有益的，从尸体试验到临床试验，并支持 Mayo clinic 医生开发他们想要投入实践的新型植入物，”他说。
