Sebuah artikel teknis oleh Niko Mroncz, Teknisi Penjualan Xometry Eropa
Pencetakan 3D memantapkan dirinya sejak awal dalam bidang kedokteran dan perawatan kesehatan. Saat ini, suku cadang yang dipersonalisasi, obat-obatan atau alat bantu administrasi berdasarkan data individu meningkatkan perawatan pasien. Alat bantu yang dicetak ini meningkatkan pemulihan dan mengurangi komplikasi, meningkatkan peluang keberhasilan terapi. Pada prinsipnya, komponen 3D lebih kompatibel dengan tubuh manusia daripada produk yang diproduksi secara konvensional. Misalnya, mereka lebih mudah beradaptasi dengan anatomi dan kebutuhan individu pasien. Pengguna yang tertarik dengan pengembangan baru dan lebih lanjut akan menemukan beberapa tips praktis di bawah ini.
Platform Xometry kami menempatkan pesanan produksi dari sektor perawatan kesehatan setiap hari. Selain obat-obatan, metode aditif memengaruhi layanan terkait seperti apotek, terapis atau pengembang dan produsen alat kesehatan. Manfaat ekonomi dari pencetakan 3D juga berperan bagi para pengguna ini. Misalnya, pembuatan produk medis menggunakan produksi sesuai permintaan membuat tingkat stok menjadi berlebihan. Pasien juga tidak perlu lagi menunggu lama untuk mendapatkan alat bantu, dan penyesuaian desain dapat dilakukan dengan cepat setelah tes awal. Dibandingkan dengan proses manufaktur konvensional, pencetakan 3D juga lebih ramah lingkungan dan mengurangi limbah material.
Pencetakan 3D di sektor kesehatan
Secara tradisional, produksi alat bantu medis melibatkan banyak tenaga kerja manual. Bahan mentah dibentuk dengan menggiling, mengukir, dan memesin hingga produk akhirnya dibuat seindividual mungkin. Metode aditif membuat prosesnya lebih sederhana, tidak terlalu banyak tenaga kerja dan oleh karena itu biasanya lebih cepat dan lebih murah. Desain untuk produk 3D tersebut biasanya dibuat menggunakan perangkat lunak desain berbantuan komputer (CAD). Namun, juga memungkinkan untuk menghasilkan model menggunakan pemindaian 3D yang dibuat dalam tomografi resonansi digital (MRT). Banyak pengguna menggunakan platform produksi seperti Xometry untuk mengimplementasikan ide-ide mereka. Platform ini menemukan produsen yang tepat untuk produk yang diinginkan dari jaringan perusahaan yang sangat besar. Beberapa fasilitas medis juga memiliki printer mereka sendiri, yang mereka gunakan untuk memproduksi langsung di lokasi.
Aplikasi
Keberhasilan pencetakan 3D di sektor medis dan perawatan kesehatan didasarkan pada fakta bahwa pencetakan 3D dapat digunakan untuk menciptakan desain individual dan khusus untuk pasien. Kemungkinan produksi aditif hampir tidak terbatas. Oleh karena itu, teknologi ini digunakan untuk alat bedah khusus dan spesifik untuk pasien, panduan prosedur, dan bahkan rekonstruksi wajah. Berdasarkan umpan balik dari para ahli bedah, penyesuaian desain yang cepat dan tepat dapat dilakukan pada produk tersebut.
Implan
Implan cetak 3D dapat diproduksi dengan menggunakan banyak proses pencetakan yang berbeda dan dari berbagai bahan. Di antaranya, implan tulang belakang dan ortopedi, prostesis, soket dan suku cadang, mahkota gigi, jembatan dan alat ortodontik lainnya sekarang sedang dicetak. Perangkat pengiriman seperti inhaler, plester dan implan, alat bantu dengar dan model anatomi yang terperinci juga diproduksi untuk memenuhi kebutuhan pribadi pasien. Bagian-bagian yang dipersonalisasi seperti itu dapat mempersingkat waktu operasi dan menghindari komplikasi yang akan timbul dari modifikasi implan berukuran standar secara manual.
Prostetik
Prostesis yang dicetak adalah salah satu solusi paling mengesankan yang ditawarkan oleh pencetakan 3D untuk sektor perawatan kesehatan. Untuk pasien yang diamputasi, personalisasi telah menciptakan kebebasan baru: Bagian yang dibuat secara tambahan beradaptasi dengan sempurna dengan tubuh pasien dan menawarkan kenyamanan dan fungsionalitas yang lebih besar. Prostesis konvensional dan komponennya mahal dan membutuhkan penyesuaian manual yang rutin dan memakan waktu. Sebaliknya, prostesis yang dicetak dengan teknologi 3D, seringkali lebih hemat biaya. Prostesis ini juga dapat dikirim dengan cepat dan membutuhkan lebih sedikit penyesuaian karena dibuat sesuai ukuran. Hal ini membuat hidup lebih mudah, terutama untuk anak-anak, karena mereka dengan cepat tumbuh dengan prostesis mereka.
Replika anatomi
Selain prostetik, replika anatomis dapat diproduksi untuk pendidikan, pelatihan dan perencanaan operasi. Tayangan 3D seperti itu menyerupai organ tubuh yang sebenarnya, karena dibuat berdasarkan data gambar pasien yang sebenarnya. Hal ini memungkinkan dokter untuk berlatih operasi besar terlebih dahulu. Prosedur yang rumit disimulasikan pada model sehingga staf medis dapat berlatih secara realistis. Hal ini juga menghasilkan komplikasi yang lebih sedikit dan peluang intervensi yang lebih tinggi untuk berhasil. Di Xometry, misalnya, kami mengajarkan pencetakan penuh warna menggunakan teknologi pencetakan 3D PolyJet untuk membuat replika yang nyata dengan tekstur dan warna yang realistis.
Mencetak organ dan jaringan
Bioprinting digunakan untuk menghasilkan perancah yang menyerupai jaringan manusia. Ini adalah langkah pertama dalam produksi organ dan jaringan yang dicetak. Organ yang diproduksi dengan mesin ini memiliki potensi untuk menyelamatkan jutaan nyawa. Orang yang sakit tidak perlu lagi menunggu dalam daftar tunggu yang panjang untuk mendapatkan organ donor. Penelitian mengenai hal ini sedang dilakukan secara intensif, tetapi masih merupakan mimpi di masa depan.
Aplikasi lebih lanjut
Perangkat dan peralatan medis yang secara khusus disesuaikan dengan pasien sudah dicetak. Metode ini juga digunakan untuk dosis dan formulasi obat individual. Hal ini mengurangi risiko efek samping. Sebagai contoh, Badan Pengawas Obat dan Makanan AS (FDA) menyetujui obat epilepsi Spritam, yang diproduksi dengan menggunakan proses pencetakan 3D. Teknologi ini memungkinkan tablet memiliki permukaan berpori dan sediaan yang lebih baik lebih mudah larut daripada pil lainnya.
Kekurangan pencetakan 3D di sektor perawatan kesehatan
Terlepas dari semua keuntungan yang tidak dapat disangkal, ada juga kelemahannya. Sebagai contoh, pilihan bahan yang cocok untuk pencetakan 3D di sektor medis masih lebih terbatas dibandingkan dengan metode manufaktur tradisional. Ada juga beberapa masalah dalam mencapai kualitas yang konsisten dari komponen yang dicetak.
Teknologi 3D yang tepat
Hingga saat ini, berbagai teknologi telah digunakan dalam sektor kesehatan – masing-masing memiliki kelebihan dan kekurangan. Di bawah ini kami menyajikan teknologi 3D yang paling sering digunakan dalam industri kesehatan.
Stereolitografi (SLA)
Printer mengawetkan resin cair dengan laser. Di Xometry, kami mengajarkan proses untuk membuat produk beresolusi tinggi dan presisi dengan permukaan yang halus. Hal ini berguna untuk produksi prototipe dan model anatomi, tetapi membutuhkan sejumlah pasca-pemrosesan.
Sintering laser selektif (SLS)
Teknologi ini lebih disukai untuk komponen mekanis yang rumit dan komponen khusus pelanggan. Laser berdaya tinggi memadukan bahan bubuk menjadi produk akhir. Nilon dan poliamida (PA) lainnya sering digunakan. Cetakan nilon SLS dapat disterilkan karena bahannya sangat tahan panas. Printer yang besar dan kompleks terutama digunakan dalam industri. Namun, teknologi ini juga dapat digunakan oleh pengguna yang lebih kecil melalui platform produksi karena mereka tidak memerlukan printer sendiri.
Pemodelan Deposisi Gabungan (FDM)
Printer FDM melelehkan filamen termoplastik dan mengekstrusi secara strategis ke platform pembuatan. Proses ini membangun lapisan demi lapisan hingga produk akhir selesai. Proses ini hemat biaya dan ideal untuk prototipe dan komponen sederhana. Namun demikian, resolusi yang lebih rendah berarti bahwa ini bukan pilihan pertama untuk produk yang rumit dan kemungkinan akan memerlukan pasca-pemrosesan.
Sintering Laser Logam Langsung (DMLS) / Peleburan Laser Selektif (SLM)
Kedua jenis printer ini memiliki laser yang melelehkan serbuk logam untuk menghasilkan komponen yang kuat dan biokompatibel, misalnya, implan yang disesuaikan. Printer ini sangat mahal untuk dibeli dan dioperasikan, dan oleh karena itu, hampir secara eksklusif ditujukan untuk lingkungan industri.
Bahan cetak yang sesuai
Ada berbagai bahan untuk pencetakan 3D di sektor kesehatan, yang semuanya harus memenuhi standar keamanan, kualitas dan efisiensi yang ketat. Bahan-bahan tersebut harus stabil, tahan lama, dapat disterilkan, tahan korosi dan ringan. Tidak semua bahan yang kompatibel dengan printer 3D aman untuk penggunaan medis. Di bawah ini adalah daftar bahan cetak 3D yang paling umum digunakan dalam kedokteran dan perawatan kesehatan yang dapat memenuhi persyaratan yang diperlukan:
– Nilon PA-12
– PC-ISO
– ABS M30i
– Titanium
– Krom kobalt
– Baja tahan karat
– Poliuretan termoplastik (TPU)
– Asam polilaktat (PLA)
– Polietereterketon (PEEK)
– Polieterketoneketon (PEKK)
– Polimetil metakrilat (PMMA)
– Keramik hayati
– Polietilena glikol (PEG)
