Ứng dụng máy in 3D trong chỉnh nha như thế nào?

In 3D có mặt trong nhiều lĩnh vực của đời sống, từ công nghiệp cơ khí chế tạo, công nghiệp quốc phòng, công nghiệp thực phẩm… đến công nghiệp y khoa (Cụ thể trong bài viết này là việc sản xuất các thiết bị chỉnh nha). Cùng tìm hiểu xem Shukla Medical đã ứng dụng máy in 3D vào trong lĩnh vực này như thế nào nhé!

Khách hàng

Shukla Medical, một công ty con thuộc sở hữu của nhà sản xuất hàng không vũ trụ S.S. White Technologies, thiết kế và sản xuất các công cụ tháo lắp phục vụ cấy ghép chỉnh nha đa năng như Xtract-All® Spine Universal Spinal Implant Removal System. Các sản phẩm của họ được các bác sĩ phẫu thuật trên toàn thế giới sử dụng để lấy đi các mô cấy cũ một cách hiệu quả trước khi thay thế chúng bằng những mô mới – trong khi đồng thời bảo vệ mô xương của bệnh nhân. Hầu hết các dụng cụ loại bỏ mô cấy chỉnh hình đều phức tạp và cần nhiều thời gian để vận hành, trong khi các dụng cụ đa năng của Shukla Medical được biết đến với thiết kế đơn giản, trực quan.

Xtract-All® Spine Universal Spinal Implant Removal System

Thách thức

Các sản phẩm của Shukla được thiết kế dành cho các bác sĩ phẫu thuật chỉnh hình, với các tính năng để tiết kiệm thời gian như kết nối nhanh với nhiều tùy chọn tháo bỏ. Zack Sweitzer, Giám đốc phát triển sản phẩm tại Shukla Medical cho biết: “Mọi người đều biết rằng mỗi một phút trôi qua trong phòng phẫu thuật đều rất tốn kém. Vì vậy, càng tiết kiệm được bao nhiều thời gian thì càng tốt.” Chi phí phòng mổ có thể dao động từ $35 đến hơn $100, mặc dù nó thay đổi tùy theo bệnh viện và quy trình phẫu thuật. Các dụng cụ của Shukla cần được bác sĩ phẫu thuật cấy ghép chỉnh hình nhanh chóng tạo mẫu và thử nghiệm để kiểm tra hình thức và độ khớp trước khi chế tạo sản phẩm cuối cùng. Ban đầu, nhóm nghiên cứu tạo mẫu các bộ phận bằng máy CNC của họ hoặc gửi thiết kế cho bên thứ ba, nhưng nhận thấy rằng thời gian thực hiện quá lâu dẫn đến sự chậm lại lớn trong việc lặp lại các nguyên mẫu và ngăn họ nhanh chóng đưa sản phẩm của mình ra thị trường.

“So với máy CNC truyền thống, bạn có thể thử nghiệm các hình dạng phức tạp hoặc cácthiết kế táo bạo hơn với Metal X.” – Adam Gosik-Wolfe, Kỹ sư cơ khí, Shukla Medical.

Helicopter sockets – cho phép loại bỏ toàn bộ cấu trúc vít – lần đầu tiên được tạo mẫu cho phép các bác sĩ phẫu thuật chỉnh hình kiểm tra hình thức và độ vừa vặn của toàn bộ dụng cụ phẫu thuật.

Giải pháp

Shukla Medical đã mua một máy in 3D Markforged có khả năng in bằng sợi carbon liên tục vào năm 2017 và bắt đầu sử dụng nó để tạo mẫu cho các công cụ của họ thay vì sử dụng máy CNC. Đó là một sự bổ sung tuyệt vời cho cơ sở của đội ngũ. Adam Gosik-Wolfe, Kỹ sư cơ khí tại Shukla Medical cho biết: “Chúng tôi đặt rất nhiều tải trọng lên các dụng cụ của mình, và sợi carbon đã giúp chúng đủ cứng để chúng không có cảm giác giống như một món đồ chơi”. Nhưng Adam và nhóm nghiên cứu muốn điều gì đó hơn thế nữa – họ muốn các mẫu kim loại để giúp các bác sĩ phẫu thuật dễ hình dung hơn khi sử dụng công cụ này. Subramanya Naglapura, Phó Giám đốc Điều hành của Shukla Medical, cũng nhìn thấy tiềm năng và ủng hộ việc mua Metal X’s. Sau trải nghiệm tuyệt vời với máy in 3D sợi carbon Markforged của họ, nhóm đã đưa ra quyết định bổ sung hệ thống Metal X – với sự ủng hộ từ ban quản lý

Với thép không gỉ 17-4 PH, Shukla Medical đã có thể tạo mẫu có vật liệu tương tự như những sản phẩm hoàn thiện. Giờ đây, họ ứng dụng máy in 3D bằng sợi carbon của mình cho các mẫu ban đầu, và sau đó là hệ thống Metal X sẽ cho ra bản mẫu cuối và đưa tới các bác sĩ phẫu thuật để đánh giá. Sweitzer nói: “Bác sĩ phẫu thuật có thể hình dung việc sử dụng nó trong vết mổ thực tế và có thể cho chúng tôi biết liệu nó có phù hợp với tay họ hay không”. “Có thể tạo mẫu hiệu quả hơn và đưa thành phẩm ra thị trường nhanh hơn sẽ giúp chúng tôi luôn dẫn đầu trong ngành.” Máy in 3D sợi carbon liên tục cũng được sử dụng để tạo ra bộ cặp mềm cho bất kỳ bộ phận Metal X nào cần xử lý hậu kỳ, khiến nó và Metal X trở thành giải pháp in 3D lý tưởng cho nhóm.

“Có thể tạo mẫu hiệu quả hơn và đưa thành phẩm ra thị trường nhanh hơn sẽ giúp chúng tôi luôn dẫn đầu trong ngành.”– Zack Sweitzer, Giám đốc phát triển sản phẩm tại Shukla Medical.

Shukla Medical tạo mẫu các bộ phận in 3D bằng thép không gỉ 17-4 PH

Tương lai

Shukla Medical đã giảm đáng kể thời gian thương mại hóa sản phẩm của họ bằng cách ứng dụng máy in 3D sợi carbon và hệ thống Metal X. Các kỹ sư tại S.S. White Technologies – trong đó Shukla Medical là công ty con – thường sử dụng máy in Markforged để làm dụng cụ và đồ đạc cho ngành hàng không vũ trụ, ô tô và y tế. Sweitzer nói: “Chúng tôi đã lên kế hoạch đưa nhiều sản phẩm ra thị trường nhanh hơn bằng máy in Markforged của mình và cuối cùng chúng tôi đã có quyền tự do thiết kế để làm điều đó”.