Druk 3D przestał być jedynie nowinką technologiczną i stał się kluczowym narzędziem w sektorze opieki zdrowotnej. Jego zdolność do wytwarzania produktów na zamówienie, redukcji odpadów i adaptacji do małych serii produkcyjnych napędza zmiany w różnych obszarach, od produkcji rękawiczek po stomatologię odtwórczą.
W ostatnim czasie różne badania i firmy wykazały, że technologia ta może poprawić zrównoważony rozwój, skrócić czas produkcji i zaoferować rozwiązania lepiej dopasowane do potrzeb każdego pacjenta. Poniżej przedstawiamy dwa istotne przykłady: rozwój rękawiczek z naturalnej gumy z wykorzystaniem druku 3D oraz digitalizację klinik stomatologicznych z produkcją na miejscu.
Rękawiczki z naturalnej gumy drukowanej w technologii 3D
Tradycyjna produkcja rękawiczek opiera się na dużych liniach produkcyjnych z formami zanurzanymi w różnych kąpielach i wymagającymi czasu suszenia pomiędzy etapami. System ten, oprócz tego, że jest powolny, zużywa dużo energii i generuje znaczną ilość odpadów syntetycznych. W odpowiedzi na to, zespół z Uniwersytetu Cranfield opracował medyczną metodę druku 3D , która lepiej nadaje się do mniejszych wolumenów produkcji. Zajmuje ona mniej miejsca niż konwencjonalna linia i wykorzystuje kauczuk naturalny – materiał, który może kompensować emisję dwutlenku węgla i szybko ulega biodegradacji.
Technika ta, zwana 3D-PEP, wykorzystuje drukarkę przeznaczoną do wyrobów elastomerowych. Zamiast zanurzać formę, natryskuje się na nią gumę, podgrzewając rękawicę od wewnątrz i na zewnątrz, aby ją zwulkanizować i uzyskać produkt końcowy. Metoda ta pozwala na dostosowanie właściwości, takich jak grubość w określonych obszarach, oraz modyfikację specyfikacji poprzez prostą zmianę instrukcji maszyny. Z drugiej strony, tradycyjna produkcja wymaga szczegółowego planowania i pozwala na bardzo niewiele zmian po zbudowaniu linii produkcyjnej.
Kolejną zaletą jest kontrola nad wielkością partii. Konwencjonalne metody wymagają tysięcy form i ogromnej infrastruktury, co sprawia, że małe partie są kosztowne. Dzięki drukowi 3D dziesiątki drukarek mogą być używane do produkcji nieco różniących się od siebie rękawiczek, a ich cechy można modyfikować w zależności od potrzeb. To otwiera drogę do bardziej elastycznej, dostosowanej do popytu produkcji.
Z perspektywy środowiskowej, lateks kauczukowy naturalny jest bardziej zrównoważony niż materiały syntetyczne w obu fazach procesu. Drzewa kauczukowe pochłaniają CO2 w sposób organiczny, więc zwiększenie ich nasadzeń zbliża produkcję do zerowej emisji netto, a z czasem może nawet przynieść korzyści netto poprzez usunięcie większej ilości CO2 niż jest emitowane. Pod koniec okresu użytkowania rękawice z kauczuku syntetycznego ulegają degradacji ponad 100 razy wolniej niż rękawice z kauczuku naturalnego, a niektóre wymagają dodatków do rozkładu. Kauczuk naturalny natomiast ulega degradacji w ciągu około roku, co znacznie zmniejsza ilość odpadów trafiających na wysypiska.
Naturalny lateks zawiera białko, które może wywoływać alergie u osób wrażliwych. Jednak obecna technologia pozwala na izolację i dezaktywację tego białka, co umożliwia używanie rękawiczek bez niepożądanych reakcji . Co więcej, produkcja rękawiczek tą metodą wzmacnia odporność łańcucha dostaw. Tradycyjny przemysł jest silnie skoncentrowany w Azji Południowo-Wschodniej, a zależność od jednego regionu może prowadzić do niedoborów w czasie kryzysu, jak miało to miejsce podczas pandemii COVID-19.
Drukarki 3D są znacznie bardziej kompaktowe niż całe linie produkcyjne, a produkcja może rozpocząć się natychmiast po dostarczeniu sprzętu, bez konieczności czekania na budowę dużych zakładów. Pozwala to na budowę mniejszych fabryk i sprawia, że produkcja jest opłacalna w europejskich miastach o ograniczonej przestrzeni. Chociaż nie rozwiązuje to problemu uzależnienia od surowców, ponieważ Azja Południowo-Wschodnia jest również największym producentem kauczuku naturalnego, rozważane są alternatywy, takie jak mniszek lekarski i guayula, które mogłyby być uprawiane w Europie.
Cyfrowa stomatologia i produkcja własna
W stomatologii digitalizacja rozwijała się nierównomiernie. Podczas gdy skanery wewnątrzustne usprawniły gromadzenie danych pacjentów, wytwarzanie wypełnień i urządzeń pozostało w dużej mierze oparte na procesach analogowych, z długim czasem oczekiwania i wieloma etapami między kliniką a laboratorium. Aby załatać tę lukę, SprintRay, firma założona w Kalifornii w 2014 roku, opracowała kompleksowy ekosystem druku 3D dla medycyny i stomatologii , który integruje produkcję 3D z codzienną pracą stomatologów. Celem firmy jest, aby technologia ta przestała być izolowanym elementem i stała się integralną częścią procesu pracy.
Firma zidentyfikowała krytyczne wąskie gardło: podczas gdy stomatologia zmierzała w kierunku cyfryzacji dzięki skanerom wewnątrzustnym, faza produkcji utknęła w powolnych i rozdrobnionych metodach. Dekadę później SprintRay ewoluował od sprzętu o wysokiej precyzji do ekosystemu opartego na czterech filarach: drukarkach, oprogramowaniu, materiałach i specjalistycznym wsparciu. W przypadku kliniki, włączenie projektowania i produkcji 3D pozwala na realizację prostych lub pilnych zabiegów tego samego dnia.
Wewnętrzna produkcja 3D nie ma na celu zastąpienia laboratorium, lecz stworzenie zintegrowanej współpracy w czasie rzeczywistym. Klinika może wykonać skan, natychmiast przesłać dane i współpracować z technikiem dentystycznym w celu opracowania projektu cyfrowego. Następnie, uzupełnienie może zostać wykonane w samej klinice pod nadzorem lekarza lub, jeśli przypadek wymaga innych usług, proces może zostać odwrócony. To połączenie wymaga kompatybilnego środowiska technologicznego , stąd nacisk na oprogramowanie chmurowe oparte na sztucznej inteligencji, biokompatybilne żywice, drukarki i standardowe protokoły postprocessingu.
Ta integracja pozwala na przeniesienie projektu stworzonego przez protetyka do lokalnej produkcji, zachowując oczekiwaną precyzję i usprawniając proces, który tradycyjnie mógł trwać kilka dni. Co więcej, aby zmniejszyć złożoność, SprintRay skoncentrował część swojego rozwoju na automatyzacji zadań z wykorzystaniem sztucznej inteligencji, dzięki czemu użytkownik nie musi specjalizować się w projektowaniu 3D ani programowaniu. Profesjonalista skanuje, a system automatycznie parametryzuje elementy, takie jak podpory czy niezbędne korekty przed drukowaniem.
Zamknięte protokoły postprocessingu dopełniają proces pracy i minimalizują konieczność stosowania żywicy. Kluczem, według firmy, jest wyeliminowanie złożoności technologicznej poprzez automatyzację i sztuczną inteligencję, dzięki czemu dentyści i asystenci nie muszą być inżynierami projektowania ani ekspertami od programowania. SprintRay opracowuje swoje rozwiązania specjalnie dla stomatologii , stale inwestuje w badania i rozwój oraz materiałoznawstwo, a także wspiera integrację swojej technologii poprzez szkolenia i wsparcie.
Ta filozofia jest szczególnie ważna na rynkach takich jak Hiszpania, gdzie kliniki i laboratoria dysponują wysokim poziomem wiedzy specjalistycznej i rosnącą gotowością do wdrażania nowych, cyfrowych przepływów pracy. Europa jest jednym ze strategicznych rynków firmy pod kątem rozwoju międzynarodowego. Kolejny krok naprzód będzie napędzany przez konwergencję kilku technologii : laboratoria wzmocnią swoją rolę jako cyfrowe centra usług i projektowania, połączone z klinikami zdolnymi do obsługi pilnych lub wymagających dużej rotacji zleceń na poziomie lokalnym.
Do tego dochodzi ewolucja samej sztucznej inteligencji, która przyspieszy projektowanie i segmentację obrazów, redukując wąskie gardła między obiema zaangażowanymi stronami. Trzecim elementem będzie ewolucja materiałów, która dzięki nowym biokompatybilnym żywicom będzie miała na celu rozszerzenie produkcji ostatecznych wypełnień o właściwościach estetycznych i mechanicznych coraz bardziej zbliżonych do naturalnych zębów. Rezultatem jest dziedzina stomatologii, w której niektóre zabiegi mogą przejść od skanowania do ostatecznej odbudowy w ciągu jednej sesji.
Druk 3D wciąż dowodzi swojej wszechstronności w sektorze opieki zdrowotnej. Z jednej strony, badania nad kauczukiem naturalnym pozwalają nam wyobrazić sobie bardziej zrównoważone, personalizowane rękawiczki z mniej wrażliwym łańcuchem dostaw. Z drugiej strony, cyfryzacja stomatologii przybliża produkcję wypełnień do samej kliniki, skracając czas realizacji i poprawiając doświadczenia pacjentów. Obie ścieżki mają wspólny cel: wykorzystanie zalet produkcji addytywnej do tworzenia produktów lepiej dopasowanych do indywidualnych potrzeb, przy mniejszym wpływie na środowisko i większej autonomii lokalnej.
