美國確診超14萬例！靠“3D打印”抗疫物資能成“救火隊(duì)長”嗎？

3D 打印技術(shù)指的是以數(shù)字模型為基礎(chǔ)，運(yùn)用粉末狀金屬或塑料等可粘合材料，通過逐層打印的方式來構(gòu)造物體的技術(shù)。自 2013 年發(fā)展至今，3D 打印技術(shù)越來越成熟，并廣泛運(yùn)用在智能制造、醫(yī)療保健、教育、專業(yè)服務(wù)等多個(gè)領(lǐng)域。據(jù) IDC 預(yù)測，2020 年全球增材制造產(chǎn)值將達(dá) 289 億美元。

傳統(tǒng)大規(guī)模生產(chǎn)離不開人為組裝，3D 打印憑借 3D 一體成型的方式省去了組裝環(huán)節(jié)，也縮短了供應(yīng)鏈，可以節(jié)省大筆勞動力成本和運(yùn)費(fèi)。同時(shí)，由于 3D 打印的特殊性，還可以進(jìn)行現(xiàn)場實(shí)地打印，根據(jù)用戶需求，按照就近法則，實(shí)現(xiàn)零時(shí)間交付生產(chǎn)。

而對于疫情防控物資生產(chǎn)而言，這些優(yōu)點(diǎn)正是恰到好處。作為一種特殊時(shí)期的應(yīng)對措施，企業(yè)通過 3D 打印能夠更靈活地實(shí)現(xiàn)轉(zhuǎn)產(chǎn)呼吸閥門、過濾器、面罩等應(yīng)急物資，為跨界開辟了一條捷徑。

3D 打印已成“救火隊(duì)長”

上周，特朗普開始援引《國防生產(chǎn)法》，“迫使”通用汽車履行（生產(chǎn)）呼吸機(jī)的聯(lián)邦合同。

根據(jù)美國上世紀(jì) 50 年代通過的《國防生產(chǎn)法》，總統(tǒng)有權(quán)要求私營企業(yè)生產(chǎn)國防相關(guān)產(chǎn)品，就此采取激勵(lì)措施，并可控制這些產(chǎn)品的經(jīng)銷。

據(jù)特朗普的最近講話來看，波音、福特、霍尼韋爾、3M、Hanes 等美國知名企業(yè)的工廠車間以及生產(chǎn)線都正在接受改造，以轉(zhuǎn)產(chǎn)呼吸機(jī)、防護(hù)口罩、護(hù)面罩和其他重要設(shè)備。

由此，在危急時(shí)刻，3D 打印技術(shù)成為 “救火隊(duì)長”。

據(jù)福特介紹稱，該公司使用 3D 打印技術(shù)生產(chǎn)出了能夠抵御新冠病毒的面罩，并已經(jīng)運(yùn)往密歇根州的當(dāng)?shù)蒯t(yī)院。截止 29 日，福特已經(jīng)生產(chǎn)了 75000 個(gè) 3D 打印面罩，此后每周還將持續(xù)出貨 10 萬個(gè)面罩，以支援美國疫情危急的各州。

日本汽車制造商豐田也表示已為在北美開始生產(chǎn)兩批關(guān)鍵醫(yī)療器械的準(zhǔn)備，以幫助一線員工復(fù)工。與福特一樣，豐田表示將開始批量生產(chǎn) 3D 打印面罩，并正在尋找合作伙伴以便開始生產(chǎn)口罩。該公司表示已經(jīng)準(zhǔn)備好開始生產(chǎn)口罩，但需要相應(yīng)的合作伙伴來提供過濾器，以阻止病毒顆粒進(jìn)入。

3D 打印面罩

而波音早已將 3D 技術(shù)廣泛運(yùn)用到飛機(jī)零部件的生產(chǎn)中，此次它其也將使用美國各地多處設(shè)施的 3D 打印設(shè)備來生產(chǎn)面部護(hù)具，以盡快幫助保護(hù)一線抗疫工作人員遠(yuǎn)離被感染的風(fēng)險(xiǎn)。

按其生產(chǎn)計(jì)劃，初期目標(biāo)是每周生產(chǎn)數(shù)千個(gè)面部護(hù)具，并逐漸提升產(chǎn)量。據(jù)波音介紹，波音在密蘇里州圣路易斯、加州埃爾塞貢多、亞利桑那州梅薩、亞拉巴馬州亨茨維爾、賓夕法尼亞州費(fèi)城等城市都擁有增材制造機(jī)，只要這些設(shè)施尚能運(yùn)行，且能夠滿足各級政府衛(wèi)生指令和波音員工衛(wèi)生安全要求，就將先期投入生產(chǎn)。此外，波音還承諾將提供世界最大貨機(jī)之一的“載夢者”飛機(jī)，用于向醫(yī)護(hù)人員運(yùn)送重要急需物資。

硅谷一家 3D 打印公司 Carbon 也正在利用 3D 打印技術(shù)和合同制造商網(wǎng)絡(luò)，來生產(chǎn)醫(yī)療設(shè)備和設(shè)備零件，以幫助遏制和治療新型冠狀病毒肺炎。該公司的數(shù)字光合成技術(shù)和樹脂材料可用于多種零件的 3D 打印，包括面罩，測試拭子等?！巴ㄟ^動態(tài)生產(chǎn)零件（在許多情況下是本地生產(chǎn)）來克服供應(yīng)鏈的挑戰(zhàn)，3D 打印技術(shù)具有獨(dú)到的優(yōu)勢?！痹摴颈硎?。

另一方面，檢測拭子匱乏是導(dǎo)致測試能力遇到瓶頸的原因之一。對用于檢測病毒的鼻拭子，Carbon 的設(shè)計(jì)師經(jīng)歷了一個(gè)“漫長”的設(shè)計(jì)過程。他們在 72 小時(shí)內(nèi)設(shè)計(jì)了 7 種不同的 3D 網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)。隨后在斯坦福大學(xué)醫(yī)學(xué)中心、哈佛醫(yī)學(xué)院等機(jī)構(gòu)的幫助下，迅速驗(yàn)證了其設(shè)計(jì)的可行性。

3 月 21 日，Carbon 已經(jīng)將各類設(shè)計(jì)模型發(fā)送給其醫(yī)療合作伙伴進(jìn)行測試。據(jù) Carbon 的聯(lián)合創(chuàng)始人 Joseph DeSimone 透露，其中一個(gè)設(shè)計(jì)通過了斯坦福大學(xué)的舒適性和有效性測試，這一認(rèn)可使其獲得了 FDA 的批準(zhǔn)。本周他將通過該設(shè)計(jì)與另外一款優(yōu)秀的設(shè)計(jì)相結(jié)合，以便研發(fā)出更好的拭子。

3D 打印咽拭子原型

開放模型，3D 打印助力分布式生產(chǎn)

面對醫(yī)療防護(hù)物資極度缺乏的窘境，日前美國一些醫(yī)護(hù)人員已經(jīng)開始自己制作口罩。例如，蒙大拿州的幾名醫(yī)療工作人員經(jīng)過試驗(yàn)，成功利用 3D 打印技術(shù)制造出了可重復(fù)利用的塑料防護(hù)口罩，并且將制作過程和相關(guān)經(jīng)驗(yàn)分享給網(wǎng)友。與此同時(shí)，蒙大拿州許多中小學(xué)的老師也在用學(xué)校的 3D 打印機(jī)制作口罩。

而在全球范圍內(nèi)，有不少公司還直接開放其 3D 打印的模型文件，鼓勵(lì)終端用戶自行制造口罩等醫(yī)療物資，以抵消供應(yīng)鏈斷裂帶來的影響。

作為 3D 打印材料的制造商，智利公司 Copper3D 推出了一款名為“NanoHack”的口罩，通過在其中加入銅元素來過濾空氣中的有害細(xì)菌和毒素。目前，Copper3D 已經(jīng)在網(wǎng)上共享了 N95 口罩的開源 STL 文件，旨在動員 3D 打印制造商、創(chuàng)客等組織或個(gè)人制作 N95 口罩。

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同時(shí)，惠普也表示，該公司正在研究全新零部件的 3D 打印制造方法，比如可以通過肘部輕松開啟、以避免手口傳播的新型塑料門把手的適配件 。并且，會將向需要這些零件的申請者開放專用的設(shè)計(jì)模型文件，以便大家能夠同心協(xié)力地在全球其它地方安排分布式生產(chǎn)。

惠普 3D 打印

3D 打印并非“萬能藥”

盡管目前 3D 打印技術(shù)在特殊時(shí)期備受青睞，更被視作解決物資短缺和供應(yīng)鏈危機(jī)的利器之一。但是，任何新技術(shù)都并非完美無缺，3D 打印的成品的強(qiáng)度、韌性都與傳統(tǒng)生產(chǎn)方式有一定的差距，而且可用的材料只有樹脂、塑料、金屬粉末等少數(shù)幾種，局限性較大。

此外，3D 打印文件的隨意使用還有可能面臨的訴訟風(fēng)險(xiǎn)。由于一些零件的模型依舊受版權(quán)和專利保護(hù)，使用者需要向官方制造商提出正式請求，獲得合法許可后，才能使用。

然而，即便是開放了 3D 打印模型文件下載，也并不意味著普通人就能輕易使用，畢竟相配套的 3D 打印機(jī)設(shè)備和原材料的成本仍然相當(dāng)高昂。

圖片來源自網(wǎng)絡(luò)