2021 年中小企业数字制造挑战赛的主题是“数字制造促进快速医疗反应”。这一挑战鼓励数字制造解决方案的提议，以加强基础设施，以缓解和/或预防与 COVID-19/冠状病毒大流行等破坏性和破坏性事件相关的健康挑战。
SME 提供的一些功能示例包括使用 AM 来帮助解决医疗设备的供应短缺问题，从基本的个人防护设备（例如面罩）到更复杂的呼吸器和呼吸机。穆尔位于安大略省滑铁卢市的滑铁卢大学的 ti-Scale 增材制造 (MSAM) 实验室之前曾参与过此类工作，为与 COVID-19 作斗争的医护人员使用面罩的 3D 打印部件 [1]。这些努力激励我们确定我们自己的金属增材制造研究领域可用于快速医疗响应的应用。我们提出了一种数字化制造方法，用于快速开发用于急救医学的假肢小腿（“膝盖以下”）腿部组件。
Martine McGregor在大型自然灾害、军事事故后，严重的肌肉骨骼创伤往往需要截肢手术冲突和工业/基础设施相关事故。大规模伤亡事件后，由于后勤、社会经济和安全原因无法进行快速分类进一步增加了肢体截肢手术的必要性，因为失血和感染会损害剩余的组织。截肢后，定制假肢将是个人继续积极参与社会的理想解决方案。然而，与获得合适的假肢相关的时间和成本在发展中国家往往令人望而却步，并且由于通过合适过程所需的个性化护理性质，难以支持私人援助组织。因此，必须利用数字制造的最新发展来减少与为受影响的个人提供定制假肢相关的时间和成本，从而尽快恢复功能。此外，数字工作流程和分布式制造可以远程快速满足制造需求。
Sagar Patel我们提出的快速部署方法将传统的可扩展制造技术（适配器、假脚）与数字制造（定制支架、插座）技术相结合。然后，任何假肢师或爱好者制造商都可以组装和安装患者专用的假肢，以提供快速的即时治疗。在对灾难性全球事件做出快速响应的情况下，更常见的是快速提供设备而不考虑合身性、定制化、功能性和寿命。通过提前完成这些设计要求，我们希望为用户提供改进的最终产品。
建议使用 3D 扫描和 AM 定制插座设计，因为这种方法可以大大减少成本和时间-定制插座设计通常需要消耗从业者访问。通过在个人智能手机上放置对比标记，可以通过个人智能手机上的软件应用程序获得残肢的 3D 扫描皮肤之后是一系列的视频捕捉。然后可以将残肢的 3D 重建转移到制造设施，在该设施中，可以在熔融沉积建模 (FDM) 打印机上使用聚乳酸 (PLA) 灯丝制造插座设计。可以提供生物医学级硅胶缓冲插入物以确保舒适度并与插座贴合，作为临时的权宜之计，直到获得医疗护理可以允许进行定制贴合。
使用应力场-驱动的轻质晶格结构和流行的铝合金 (AlSi10Mg) 将有助于假肢组件中支架的轻量化、功能性和定制化。由于经济实惠的机器越来越多，批量生产的总体制造成本降低，因此提出了塔架部件的激光粉末床熔合，这对于塔架来说是意料之中的，因为这种金属增材制造技术目前在工业上的应用率最高。
传达提出了使用弹簧模塑碳纤维注入 PLA 的假脚的非制造。假腿组件所需的踝关节连接器也可以使用传统的金属成型和机加工操作制造，因为拟议的支架设计具有相同的直径，只有长度不同。
数字化制造用于快速部署用于小腿假肢的定制承窝和桥架将通过改善植入物定制以及功能性、耐用性和轻量化特性而产生持久的社会影响。
参考
[1]“University of of Waterloo Is 3D Printing Face Shield Components to Help Protect Front-line Medical Workers”，滑铁卢大学，2020 年。
