近十余年来,医学飞速发展,相关医学术语被创造和 重新定义,从“循证医学”到“靶向治疗”,从“个体化医 疗”、“转化医学”、“整合医学”到“精准医学”,这一系列新 名词代表了基础医学某些领域认知的进步和理念的更迭, 医学数据的数字化越来越受到关注『七传统诊疗过程 中,医生根据二维断层图像分析患者的病灶部位特点,凭 借经验估计病灶的结构、形态及其跟周围组织的关系,由 于二维图像无法提供人体内部组织、器官的结构,因此缺 乏直观性和准确性。医学图像三维(three-dimensional, 3D)可视化技术、虚拟现实(virtual reality, VR)、增强现实 (augment reality ,AR)、3D打印技术,将提高临床诊断、治疗 的精确性和科学性,促进精准医疗的发展卜〕。本文从医 学教学、医学科研、临床应用3个角度,阐述医学图像3D 可视化、3D打印、VR技术、AR技术在医药领域中的作用。

     患者要做足部矫形手术,手术前,医生用 3D 打印机,打印出与畸形足一模一样的模型,进行术前模拟,最终成功完成了这例手术。

      3D打印出现后,每天都在上演着奇迹,可没想到还能和食物有关系。波士顿的新晋网红咖啡厅Jonquils Cafe & Bakery是全美首家3D打印甜品店,食物在这里焕发出另一番风采,不断吸引着好奇的食客们踏破了门槛,只为一饱口福。

      3D打印是一种制造过程,通过添加材料,一层一层,建立一个零件。这个过程从在用户的本地CAD程序中设计的3D模型开始。然后对该零件进行分析,并将其划分为许多个部分,以创建该零件的构建计划。目前常用的增材制造技术有立体石印(SLA)、选择性激光烧结(SLS)、直接金属激光烧结(DMLS)、选择性激光熔融(SLM)和熔融丝制造(FFF),还有其他的技术。
 SOLIDWORKS软件中的增材制造设计方法
    SOLIDWORKS软件中的特征可以帮助在设计阶段早期识别设计或几何问题,从而降低成本和节省时间。我们将介绍这些特性中的一些功能,这些功能将为一般的增材制造零件设计做准备。
我们将讨论的SOLIDWORKS的功能包括:
1.SOLIDWORKS SimulationXpress(有限元分析预览版)
2.Print3D(3D打印模块)
3.Geometry Analysis(几何分析)
4.Thickness Analysis(厚度分析)
5.Undercut Analysis and Draft Analysis(底切分析和拔模分析)
6.DFMXpress(制造可行性分析)

SOLIDWORKS SimulationXpress(有限元分析预览版)

       2019年8月1日,总部位于圣达菲的增材制造软件开发商Sigma Labs宣布与国际航空航天公司Airbus(空客)建立合作,空客将会部署Sigma Labs的PrintRite3D质量保证软件。据悉,PrintRite3D是一款用于增材制造的过程控制和质量保证的软件,由Sigma Labs开发,专为航空航天,国防,汽车,石油和天然气以及其他行业的高要求生产环境而设计,制造和认证。

       DFD-300是杭州德迪智能科技有限公司研发的一款具备高精度、高效率、大尺寸等特点的工业级FDM 3D打印设备。拥有全钣金机身,铝合金框架,轻量化结构,全封闭降噪,并搭配高精度轴承和滚珠丝杆,保证设备运行稳定性。此外,该设备还拥有断电续打、缺料检测、智能容错检测等功能,可实现设备长时间连续稳定打印,适用于打印各种大尺寸、结构复杂的手版模型及工业级别零件。其中该款打印机在打印平台设计过程中采用有限元仿真分析了不同设计方案打印平台的最大变形和应力情况,为打印平台的设计提供了相应的指导。
   本期,增材专栏通过DFD打印机打印平台的承重仿真分析来分享仿真在FDM 3D打印机各组件的设计改进过程中所起到的作用。
结构模型及材料
       仿真分析对打印机的结构模型进行了简化,只保留了打印平台、打印底板和打印平台与垂直移动丝杠连接的结构,如图1所示。打印平台设计了三种方案进行承重仿真对比分析,所设计的三种方案如图2所示。

     在最近发表的“用于3D打印的精确先天性心脏病模型生成”中,研究人员探索了用于先天性心脏病(CHD)患者的诊断,治疗和计划的3D打印。冠心病通常在出生时出现并且很难分析,即使使用3D医学图像,尽管世界各地的科学家进行了许多不同的研究。研究人员指出,3D打印最近在临床环境中被“广泛采用”,提供以下改进:
临床决策
介入规划
医生和患者之间的沟通
改善医学教育

       为了解决使用高分辨率(双光子聚合)打印大尺寸结构费时的不足,来自西班牙马拉加大学计算机系的团队开发了一种新的切片算法以减少打印时间。此算法使用两种或两种以上的体素类型(不同尺寸和形状)来定义切片,基本原理是从低分辨率到高分辨率反复地从三维结构中切出一些可以在每个分辨率下打印的部分。
      此算法可应用于固定层厚分层和自适应层厚分层。算法的核心思想如图1所示,使用两种不同的体素类型(代表两种分辨率)进行分层,绿色代表高分辨率,红色代表低分辨率。把两种分层进行求交,重叠的部分即可用低分辨率快速打印,未重叠的部分也是突出或边角特征的地方使用高分辨率打印保持形貌特征。

 当地时间2019年7月31日,世界上第一个完全3D打印制造的城市生物多样性栖息地装置“创世纪生态滤网”在德国柏林当地一场媒体活动中亮相。

 


      石英玻璃是一种应用于要求长期化学和机械稳定性以及优异光学性能环境的优选材料,微流控芯片就是这种材料的应用方向之一。但也正是由于石英玻璃材料的热稳定性、化学稳定性以及机械硬度高,一直以来在石英玻璃种制造出微型复杂三维结构是充满挑战的。
      发表于Nature Communications 期刊的研究论文“Fabrication of arbitrary three-dimensional suspended hollow microstructures in transparent fused silica glass”表明,借助微加工3D打印技术能够克服这一难点,生成高精度的石英玻璃中空微结构。