デジタルモデルファイルに基づいて、Metal 3Dプリントのテクノロジーは、粉末金属や金属ワイヤーなどの接着材料を使用して、層ごとに作成されます。金属3D印刷の一般的な技術の中には、電子ビーム融解（EBM）、選択的レーザー融解（SLM）などがあります。たとえば、高エネルギーレーザービームをSLMとして使用して、たとえば、事前に定義された3次元モデルに続いて層ごとに金属粉末層を堆積させ、したがって、固体部分を生成します。
3次元印刷金属は大きな利点をもたらします。設計の自由の観点から、Metal 3Dプリンティングは、複雑な構造に関する従来の生産技術の制限を克服し、高度な方法を使用して困難な幾何学デザインの作成を促進することにより、医療機器の設計により柔軟性を高めます。メタル3Dプリンティングは、製造サイクルの金型生産に依存することなく、設計を物理的なアイテムにすばやく変換し、研究開発サイクルを大幅に短縮し、医療機器の更新を加速します。その優れた物質的使用は、その主な特性の1つです。材料の無駄と費用を削減するのに役立ちます。
メタル3D印刷は、他の方法を使用するのではなく、医療機器のクリエイティブデザインに適用されます。
医療業界で使用される多くのツールは、特定の目的を達成するために複雑な内部アーキテクチャを必要とします。たとえば、整形外科インプラントの多孔質構造は、骨の統合を増加させ、骨組織の発達のためのスペースを提供するだけでなく、インプラントの重量を減らし、患者の快適性を高めます。サイズ、形状、および細孔分布を正確に管理することにより、金属用の3D印刷技術は、股関節や膝の補綴を含む複雑な多孔質構造を持つ整形外科インプラントを生成します。さらに、金属3D印刷は、特定のトポロジー特徴を備えたステントを生成し、柔軟性と順守を増加させ、心血管ステントの設計における血管壁の損傷を減らすことができます。
すべての患者には異なる物理的状態と要件があります。したがって、カスタマイズされた医療機器は、治療効果を高めるための秘密です。患者のCTやMRIなどの医療画像データに基づいて、金属を使用した3D印刷技術は、カスタマイズされた3Dモデルを作成し、患者の解剖学的形態に正確に一致する医療機器を生産することができます。たとえば、歯列矯正の分野では、3D印刷技術を適用して、個々の患者向けにカスタマイズされたブレースを作成することができ、したがって歯列矯正の結果と患者の快適性を高めます。患者の外耳道の形状に合うように補聴器のシェルをカスタマイズすると、音の伝達効果を最大化し、補聴器の生産に外耳道をフィットさせるのに役立ちます。
医療機器の重要なパフォーマンス測定値の中には、生体適合性があります。強力な生体適合性、チタン合金、コバルトクロム合金などの金属材料を使用して、金属を含む3Dプリンティングは、人間の組織に適した医療機器を生産する可能性があります。印刷プロセスの最適化は、材料の微細構造を調節するのに役立つため、機器の生体適合性を制御します。たとえば、人工関節の製造では、3Dプリントを金属で使用すると、骨組織の発達に適した関節表面に微細構造を生成し、骨とプロテーゼの接続を促進し、人工関節のサービス寿命を増やすことができます。
迅速なプロトタイピングと機能的検証は、医療機器の設計と開発の絶対に重要な段階です。メタル3D印刷によって可能になった医療機器プロトタイプの迅速かつ正確な製造により、デザイナーとエンジニアは早期にデバイスのアイデアをレビューおよび改善できます。プロトタイプのテストにより、設計上の欠陥を迅速に見つけて修正することができるため、その後の製造およびそれらに関連する研究開発費とリスクの低下に大きな欠陥を防ぎます。
現在、金属3Dプリントにアクセスできる金属材料はほとんどありません。その一部は、パフォーマンスに関する医療機器のニーズを完全に満たすことができません。たとえば、一部の材料では、挑戦的な人間の環境に合うために、その強度、腐食抵抗、その他の品質をさらに強化する必要があります。材料が人体にとって良性であることを保証するために、その生体適合性も厳密にテストおよび検証する必要があります。
金属3D印刷の機器の印刷プロセス中のやや高い購入コスト、材料コスト、およびエネルギー消費コストは、医療機器の分野での広範な適用性を制限します。特に、いくつかの小さな医療施設や研究開発センターでは、高コストが金属用の3Dプリンティングテクノロジーを実装することに挑戦してきました。
医療機器には厳しい規則があるため、金属3D印刷された医療機器のガイドラインはまだ完璧ではありません。承認プロセスのギャップと不確実性のため、品質管理、臨床検証、およびその他の分野では、企業による研究と生産が影響を受けており、3D印刷された医療機器について患者がどのように感じるかにも影響を与えます。
複数の分野には、材料科学、機械工学、医学などが含まれますが、金属3D印刷には、学際的な知識とスキルを持つ専門家が必要です。ただし、現在、このような適応性のあるスキルが非常に希少性があり、医療機器の創造的な設計に適用および開発されることができません。
金属3Dプリントの材料の開発にさらに投資し、生体適合性と性能を向上させた淡水材料を作成します。材料の革新により、さまざまなアプリケーション要件を満たし、金属3D印刷された医療機器の品質と信頼性を高め、医療機器のニーズに対応します。
テクノロジーの革新と大量製造を通じて、金属3D印刷機器の買収と材料費を削減します。同時に、印刷プロセスを最適化し、材料の使用を強化し、エネルギー消費コストを削減し、Metal 3Dプリンティングの技術を医療機器で使用するためのより手頃な価格にします。
政府および関連機関は、承認手順、品質管理基準、および臨床検証基準を定義し、それによって金属3D印刷された医療機器の規則と基準の作成を強化する必要があります。強力な規制構造を作成し、3D印刷された医療機器の制御を増やし、患者の権利と安全を保証します。
適切な専攻とコースを確立し、材料科学、機械工学、医療ニーズの両方を把握する学際的な才能の開発における大学と研究施設の投資を強化します。また、企業は、スタッフの専門的能力と創造的能力を高めるために、内部トレーニングを同時に改善する必要があります。