洞察：3D打印技術的大批量生產應用，正在加速

導讀：在南極熊發(fā)布的《2020年全球3D打印融資事件盤點,，總額超200億元,，加速蛻變》一文中，2020年Covid-19大流行,，3D打印企業(yè)的融資反而有所增加,。其中一個重要原因可能是，新冠的流行,，加速了3D打印技術的批量化生產應用,，甚至提前了5年到10年。無論是高效率光固化3D打印技術在抗擊新冠病毒疫情時起到的巨大作用（詳細案例請看“3D打印抗擊新冠病毒”專欄http://93item.com/forum-230-1.html）,，還是多激光大尺寸金屬3D打印機受到高端制造業(yè)的青睞（詳情請看《小趨勢：18家多激光金屬3D打印廠商,，劍指高效率大尺寸及批量制造》http://93item.com/thread-139190-1-1.html）,，似乎都在向我們提示——3D打印批量生產應用的時代正在到來。

△3D打印呼吸機氣閥

△光固化3D打印鼻咽拭子,，一盤可生產上百個

下面,，我們將以3D打印鼻咽拭子的現實應用，來洞察這種趨勢,。

背景

在Covid-19檢測時,，舒適感并不是首要考慮因素。不少人看到鼻咽拭子檢測,，都感覺怕怕的,。南極熊在北京接受過鼻咽拭子檢測，醫(yī)護人員用一根細細的棉簽快速推到鼻腔的遠處,，還攪拌三四圈,，感覺十分酸爽！

現在到了2020年的尾聲,，中國國內的Covid-19已經被有效控制,，但放眼全球，國外的病例數仍在增加,，檢測設備仍然是全球的主要需求,。為了正確診斷病例并跟蹤傳播，急需鼻咽（NP）拭子,。除了中國,，其他國家的測試拭子的供應仍然緊張。

△Ziggzagg制造的3D打印拭子進行鼻咽拭子檢測

中國是全球的制造業(yè)大國,，面對新冠疫情,，一開始都物資缺乏。而國外很多國家,，其制造業(yè)早已空心化,，物資缺乏的程度更是嚴禁。在2020年證明最有效的供應鏈應對措施中,，3D打印一直在滿足對快速制造的需求,。這包括大量個人防護設備（PPE）的生產，和諸如NP拭子之類的檢測產品,。2020年12月14日,，forbes發(fā)布了一篇可以深刻體現3D打印技術在抗擊新冠疫情的作用。

2020年3月,，惠普（HP）作為增材制造（3D打印）行業(yè)公司的一員,，將技術轉變?yōu)樯�產疫情物資產品,。惠普迅速調整了許多業(yè)務，并與貝斯以色列女執(zhí)事醫(yī)療中心（BIDMC）合作開發(fā)了3D打印NP拭子,，并短期內進行了臨床驗證,。只需48小時，就開始評估第一批原型拭子,。從最初接觸到最終拭子的交付,，僅過了35天。

到了5月,，這些拭子已經準備好進入美國市場,，但需求是全球性的，惠普3D打印機的裝機和提高生產服務,，也開始了世界各國的本地化,。6月份，比利時的3D打印服務商ZiggZagg,，由于之前已經列裝了一批惠普3D打印機做制造服務,，也開始生產當地急需的拭子。ZiggZagg的首席執(zhí)行官Stijn Paridaens說：“由于它已經在美國FDA批準,，因此我們只需在歐洲獲得CE認證即可,。”

比利時政府批準了ZiggZagg,，立即開始3D打印NP拭子用于比利時醫(yī)院,。到10月為止，ZiggZagg對美國的設計進行了略微修改,，例如在斷點上相差幾毫米,，僅比利時市場就生產了700,000支拭子。為了做出最好的拭子,，ZiggZagg團隊改進設計,，包括對每個拭子進行單獨包裝和滅菌，而不是普通的的五到十個拭子散裝,�,！拔覀儚囊婚_始就選擇了困難的路線，” Paridaens承認,，因為“消毒使生產工藝變得復雜了十倍,。”

除了增加復雜性之外,，他們還選擇增加了高級后處理,。盡管3D打印的拭子可有效使用，并且已通過臨床批準,，但Paridaens指出,，反饋指出“如果更光滑,，讓接受檢測的人更舒服，這會更好,�,！�

后處理得到更好的3D打印NP拭子

ZiggZagg與英國的Additive Manufacturing Technologies（AMT，全球3D打印后處理領導廠商之一）有過合作,，交流用于3D打印零件后處理的工業(yè)自動化化學蒸汽平滑產品,。這樣一來就很自然地考慮到用這個技術，來處理3D打印的NP拭子,，讓它更平滑,。

剛從HP的多射流熔融（MJF）3D打印機中取出的零件具有多孔且相對粗糙的表面。直接使用的話,，接受檢測的人可能會感到不安,。更光滑的表面光潔度可以減輕對舒適性的擔憂，同時可以幫助拭子更好收集準確測試所需的樣品,。

△左為剛出爐的拭子,；右為經過自動化學蒸汽平滑處理后的拭子

經過對比，他們發(fā)現經過后處理的3D打印拭子,，要好得多,。而且，由于涉及到滅菌和包裝,，自動化批處理技術方案顯得更為重要,。

△經過化學蒸汽平滑，并準備包裝的3D打印拭子

在此之前,，多數時候,，3D打印技術通常是用于原型制作，很少用于批量生產,。有專家認為,，今年新冠的大流行，讓3D打印走向批量生產的應用,，加快了5到10年,。人們現在普遍將它視為傳統(tǒng)制造的可行替代方案，這對于3D打印行業(yè)來說是一件了不起的事情,。它不僅能大量生產產品,，而且還是要求和認證都很嚴格的醫(yī)療領域中。

Paridaens認為,，現在自己已經建立了一套成熟的3D打印拭子工藝和方案,，即使以后沒有了新冠，每月3D打印生產的醫(yī)療產品也將達上百萬件,。

英國拋出760萬件防護面罩的3D打印訂單,，Photocentric本地化制造

2020年6月,，3D打印機和材料制造商Photocentric，獲得英國政府的重大合同,，在六個月內生產超過760萬個3D打印防護面罩。

這家位于英國的公司,，利用其專利3D打印技術每月生產數百萬件個人防護用品,，支持一線NHS衛(wèi)生工作者。能夠在如此短的時間內改變制造工藝,，生產出如此大量的面罩,，Photocentric很好地展示了3D打印技術的優(yōu)勢。除了展示速度和適應性外,，這份量產合同還表明,，3D打印塑料部件的生產價格可以與傳統(tǒng)制造工藝競爭,。3D打印不再只在緩慢,、昂貴的原型設計應用中，而是可以每天生產數十萬個零件,。

△成立于2002年的Photocentric公司,，主營是生產感光樹脂，并使用可見光固化工藝,，來生產產品,，應用范圍從工業(yè)到牙科和塑像行業(yè)。在牙科領域,，特別是矯形器的制造方面,，他們的LC Magna打印機，讓正畸醫(yī)生能夠以具有競爭力的成本,、速度和規(guī)模批量生產患者的牙套,。

另外，這個大合同,，它證明了PPE不再需要從國外運來,，英國的本土制造商可以更快地提供零件，而且價格具有競爭力,。借助這種本土化的制造技術,，英國希望可以減少對海外生產的依賴，并在本地制造零件,，在需要的時候以有競爭力的價格進行大批量生產,。

PrintParts向紐約交付100萬3D打印根鼻咽拭子

2020年9月，3D打印服務提供商PrintParts與自動化后處理開發(fā)商PostProcess Technologies合作,，在美國紐約市（NYC）快速生產了100萬根COVID-19鼻咽拭子,。

△3D打印的鼻咽拭子

PrintParts發(fā)現紐約對NP檢測拭子的需求越來越大,，與紐約市的有關部門合作，并迅速擴大其打印能力,，以滿足檢測需求,，在曼哈頓開設了一個新的符合ISO 13485標準的生產實驗室,，并建立了專門的供應鏈,，盡快地大規(guī)模生產。

Northwell Health 日產5000個3D打印棉簽（鼻咽拭子）
2020年4月份,，Northwell Health公司的3D設計和創(chuàng)新總監(jiān)Todd Goldstein表示,，在疫情期間，Northwell Health已經拿到了紐約市,、長島和韋斯特切斯特的醫(yī)院訂購的拭子訂單中的25%左右,。

他說，Northwell Health現在每天用3D打印機為醫(yī)院生產5000支拭子,，并計劃將規(guī)模擴大到每天7500或8000個。

與Northwell Health合作的3D打印機廠商Formlabs公司也已經開始在其位于俄亥俄州的樹脂廠生產拭子,，工廠內有200臺打印機,，從地板到天花板堆放在機架上,。正在生產 "數萬個 "拭子，但計劃增加到每天10萬個,。到目前為止,，他們已經向醫(yī)院系統(tǒng)和政府機構銷售了約5萬支棉簽,。

為什么是鼻咽拭子,？

首先，當然是疫情之下的物資緊缺,，即便傳統(tǒng)常規(guī)制造方式開足馬力生產也無法滿足需求,，這時候作為“萬能制造設備”的3D打印機承擔起增量生產的重任，人們只需要花費幾個小時在電腦上設計出鼻咽拭子的3D模型,，3D打印機就能將其制造出來,。而且，3D模型一旦在網絡上共享后,，全球擁有相應3D打印機的用戶都可以生產,。
其次，鼻咽拭子的結構是一個細長的結構，這就為單次小批量生產創(chuàng)造了機會,，通過垂直緊密的排版,，一版可以生產幾百個鼻咽拭子，100臺設備一次就可以生產幾萬個,。

什么樣的產品適合3D打印批量生產,？

① 結構復雜，擁有很多鏤空結構,，傳統(tǒng)工藝很難做甚至做不出來（比如創(chuàng)成式設計的鞋底）,；
② 每個件都略有不同，都是個性化的（比如牙模）,；
③ 每個件都很小，3D打印單次排版可以生產很多（比如鼻咽拭子）,；
④其它

規(guī)模生產應用

很有價值的洞察