涉及CAD、CAM技术...
3D打印是一种以数字模型文件为基础，运用金属粉末或者塑料等可粘合材料，通过逐层打印的方式来构建物体的技术。它也是涉及CAD、CAM技术、数据处理技术、材料技术、CNC技术、测试传感技术和计算机软件技术等各种高科技的综合应用的新兴制模技术。
3D打印加工优势...
■ 建立工业模型的时间和成本只有传统加工
&&&方法的20%-35%
■ 不需要加工机床和模具，精准、快捷。
■ 及早检测发现设计和制造中的错误，在纸
&&&上和计算机上，这是不可能发现的。
■ 24小时快速营业服务、快速报价，并在第
&&&二天安排快递送样件上门。
3D打印材料...
■ 包括有光敏树脂，ABS，尼龙，石蜡，39万
&&&色全彩复合材料可供选择应用，满足各种
&&&测试和验证。
■ 可以钻孔、上螺丝、组装、压扣合以及铰
&&&链和弹性的功能。
■ 可以喷涂、上漆、电镀等。
3D打印模型...
■ 极佳的精度、光滑的表面、复杂的几何形
&&&状，细小的运动部件，良好的细节，凸显
&&&的文字和其他任何您的设计需求。
■ 成型超薄厚度16-30um，
&&&最高精度可达0.02mm；
&&&成型分辨率：600*600*900~1600dpi；
3D打印材料
有多种塑料、金属粉末材料，满足各种样件使用需求。
3D打印服务
汇聚世界前沿3D打印技术、3D打印机、三维扫描仪，多种3D打印材料可供选择，24小时3D打印加工服务！
3D打印机3D打印过程视频
3D扫描/抄数/逆向检测
德国进口U级高分辨率三维扫描仪，精度最高可以达到0.007mm，测量不同尺寸的零部件。当用最高分辨率，体现测量体积小为 38 毫米的小零件上的细节部分，或者极快的扫描处理测量体积大到 2 米的大型物体。甚至满足测量大到 30 米的物件，同时还保持极高局部分辨率。
可做：玩具公仔3D扫描、艺术品3D扫描、佛像3D扫描、文物扫描、泥雕作品3D扫描、象牙雕3D扫描、手机3D扫描、汽车3D扫描、人体扫描，精密3D扫描抄数。直接产生.stl 数据文件，可直接用于3D打印或者精雕。
测量点：2x
测量面积：38x29-mm2
测量点距0.01-0.62mm
运用目前市场上最先进的德国进口非接触式三坐标扫描设备系统对产品进行表面量测并 取得点数据，直接产生.stl 数据文件。先进蓝光技术和高达1600万图元精密的设备可以避免点云 运算带来的误差，精度高而且速度快。可做全尺寸检测，尺寸验证比对。
1、计算三维坐标转换和三维形状偏差;
2、能精确定义准静态条件下物点坐标，并由此计算出各种物体和组件的三维位移及变形；
3、间隙变形、平整度测试、零部件的变形及其测试等质量控制（CAV比对）；
满足高端客户，高精密产品设计、检测。
能够及时、准确发现生产过程中的偏差。节约时间和金钱，提高生产效率。
特别是模具制造过程中经常需要反复试冲和修改模具型面。若测量最终符合要求的模具并反求出其数字化模型，在重复制造该模具时就可运用这一备用数字模型生成加工程序，可以大大提高模具生产效率，降低模具制造成本。
3D扫描（逆向工程），是一种从已有的物理模型（现有的产品、手摸、泥雕模等）中获取产品CAD模型的过程，也就是利用各种数字化技术及CAD技术重新采用3D软件构造CAD模型而克隆或创造实物产品的过程，特点是快捷、方便、直观，尤其适合于几何形状复杂，自由曲面很多的产品造型设计。
利用先进的高精度扫描系统获取几何模型最小的和最复杂的特征，
获取准确、干净和高分辨率的3D扫描点云数据，是复杂曲面的CAD模型重建关键。
逆向工程对制造业缩短新产品开发周期、降低成本、提升产品自主开发能力具有十分显著的作用。
3D建模/医学3D打印模型构建服务
3D建模软件
工业产品设计
动漫艺术手办设计
医学3D建模
3D建模是实现3D打印技术的关键步骤，无论是在文化创意、动漫电影、医疗行业、建筑行业、工业制造业以及食品业等等，要想打印东西，你必须进行3D建模以后才能用3D打印机对建模数据进行打印成型。 任何3D设计软件都可以用来设计3D模型，只要有用合适3D打印技术特点的软件建模，即能输出或者转换成STL格式的软件，方能取得最佳效果。
3D建模软件分为主要两种类型：
一种是属于艺术创作设计用的，比如装饰艺术品、电影特效手板、动漫手办、公仔人物、文化创意类；
另一种属工业产品设计类。
当然还有一款具有特殊价值的3D建模软件是Rhion，不但用于CAD,CAM等工业设计、机械设计 ，更可以为卡通设计、电影特效、三维动画制作打造优良3D模型。
工业产品设计类3D建模软件 众所周知的有：Sketchup、Solidworks、PROE、UG，通过参数化来对物体进行解析建模，通过参数的设计，直接生成3D模型。
(1)Blender 一款开源免费3D绘图软件,功能强大,跨平台支持所有的主要操作系统。提供了全面的3D创作工具;跨平台支持;高质量的3D架构带来了快速高效的创作流程;
(2)Sketchup 是谷歌Google的一个免费交互式的3D模型程序,不仅适合高级用户,也适合初学者。比起CAD程序更 为直观简便,初学者选择Sketchup即可。
(3)SolidWorks功能强大、易学易用和技术创新是 Solidworks 的三大特点。
(4)UG 与 PROE UG 是面向制造行业的 CAD/CAE/CAM 高端软件。用来从事工业设计、详细的机械设计以及工程制造等领域。 PROE相比UG略弱一些,PROE能做到的,UG肯定能做到,精确曲面用UG是很好的。
艺术设计类3D建模软件 它可以通过调整点、线、面等进行细微的勾勒，更加贴合完成设计，也就是设计复杂的工艺结构图形。能完美的展现出物体，且非常圆润的进行过渡。
艺术类设计软件主要包括：
MAYA电影动画制作，3Dmax建筑动画类、电视、娱乐行业，Modo是一款具备许多高级技术3D建模的综合性3D软件， Zbush的优势和特色是笔刷雕刻建模、对人物角色的细微雕琢功能强大。
传统方法医生通过CT扫描,可获取CT二维图像信息,但是对CT二维图像的理解,医生需凭借经验在头脑抽象为3D图像,才能对肝脏肿瘤等内科疾病进一步诊治,这种经验常常是不够可靠,可能出现偏差的。
3D打印技术可以实现由专业的医生对医疗机构提供的数据进行加工，提供的X线CT机及MRI核磁共振扫描获得的图像数据，转换成输入三维打印机需要的CAD数据，用于3D打印模型。3D打印模型不仅具有数字化三维模型一样的三维视觉功能及个体化特点,还具有可手动触摸、标记重要解剖结构的功能,为医学教学、临床、科研提供了一种新的方法。
3D打印技术在构建医学模型、人工骨骼，制造生物器官、牙齿、以及整形美容等方面的将有更广泛医学应用。
3D打印服务案例
3d打印航空导弹火箭部件：
能够最大有效载荷送入太空和其他航天轨道，火箭涡轮泵的高精度加工制造至关重要。耐高温，耐磨的，高精度部件，采用Inconel 718合金，钛合金金属粉末，0.02mm精度3d打印部件。
金属3d打印模具随形冷却水路：
可在模具内部进行复杂的随形冷却水路设计与加工，更能贴近产品轮廓，且针对一般产品的死角或不易排热区域，随形水路均能提供良好的散热效率，具有传统水路无法比拟的冷却效果。
3D打印红蜡公仔手办：
玩具开发中，细小的动漫公仔手办，我们公司能采用超高精细和惊人的精度表达复杂细小的纹理和部件，就是皮肤的毛细孔都能表达清楚，表面光滑，分辨率很高，无需打磨抛光。
3D打印精密电子、机械零部件：
电子、仪器、精密机械的一些精细的塑胶部件，传统的样板和小批量制造是通过模具制造时间很长，或者必须花费很大的财力才能解决。通过3D打印能够为之快速、经济解决。
3d打印影视特效手办：
3D电影特效工作室，将这些角色、功能和身体穿戴3D打印模型转化为实际效果，逼真度超过CGI。例如：太平洋、机械战警等。
3d打印人像：
自主研发移动式扫描系统，使用高分辨率的摄影测量相机，最快以0.01秒的速度完成对人体全身及任何动作表情进行全彩色扫描记录，并可用于全彩模型3D打印。
3d打印牙科：
牙科医生通过口腔3D扫描，在1-2个小时经过CAD软件处理，直接可以用于3D打印的模型文件。这将由传统3-7天的治疗和制作牙齿的效率大大提高，摆脱人工制造经验的依赖，并精度更高，更可靠。
3d打印医学模型：
医生通过对患者进行医学影像3D扫描，获取CT/MRI等原始图像数据，经本公司进行CAD设计、医学3D模型构建，3D打印服务用于手术导板、器官移植模拟、骨科植入、医学模型、医学教学研究精准医疗。，
3D打印服务、三维扫描服务客户案例
3D打印服务价格和3D打印服务流程& | &小良匠X2
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供货量：1000台
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品 & 牌：小良匠
产 & 地：广东省 深圳市
生产商：深圳市华励创新科技有限公司
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邓瀚诚：3D打印技术附能汽车轻量化设计
时间： 21:59 来源：盖世汽车 作者：中国3D打印网 阅读：次
&7月12日，“2018中国汽车轻量化产业高峰论坛”在上海隆重举行，论坛以“新技术、新材料、新工艺“为主题，旨在降低汽车自身重量同时提高输出功率、降低噪声、提升操控性和安全性，并对汽车轻量化政策趋势发展、整车轻量化平台化设计方案、关键零部件轻量化技术开发及汽车轻量化多材料应用及成本控制分析等问题展开探讨。
3DSystems大中华区售前与应用经理邓瀚诚
3DSystems大中华区售前与应用经理邓瀚诚具体介绍了在轻量化设计当中的应用，详见演讲实录(有部分删减)：
谢谢大家，我本身不是汽车行业中人，今天给大家探讨一下3D技术和轻量化设计的结合的话题。我大概分成4个部分，第一个部分介绍一下3DSystems新的材料和3D打印设备产品。第二个部分介绍一下3D打印相关的增材设计轻量化的方法。第三个介绍一下3DSystems软硬件解决方案在汽车行业应用以及汽车相关的轻量化应用上能够提供哪些附加价值，最后一个部分我们讲一些增材制造结合轻量化的应用案例，我这边案例主要是在空天和军工领域，希望能给大家有一些互动和启发。
首先介绍一下我们公司，我们在1983年全球第一个发明3D打印技术，图片上的(英文)利用光固化的技术，对液态实现逐层的固化成型。我们成立于1986年，在1988年销售了第一台商用化的3D技术，通过30年的发展和并购，目前成为在3D行业解决方案最全的一家供应商，我们包含硬件、材料、3D及其上下游的软件，以及覆盖全球按需定制服务的需求网络，我们总部在南卡的Rock Hill，业务遍布全球，有2500名员工。介绍一下3DSystems公司在2018年有3款新的材料和设备。我们以客户为中心打造以应用价值为生态圈的生态系统，覆盖解决方案不止是3D打印的技术，包括数字化、设计模拟、制造、过程管理等等，整个的3D打印的应用条线。主要提升生产效率，提升零件和制件的耐用性，提升重复精度，降低总体保有成本。
这个是在今年比较重要的一个核心，这是一款模块化的可以扩展的快速的塑料光固化的技术叫Figure 4。解决了产能问题，第二个解决单一的3D打印技术不能使用多种材料的问题，第三个是解决3D打印因为单个环节的工艺不是完整的工艺条线，需要复合后道处理，比较高的人工使用成本问题。
大家可以看到3D打印有了这样一种新技术，提升了生产效率，同时降低保有成本之后，才能跨向于大批量生产的市场，3D打印还是局限在定制化、小批量，我们这个目标年产在100万以上的零件，有3D打印快速反映和定制化，多批次，不同材料的特点。面向的是航空航天、汽车、医疗这一块。这一个是可扩展的模块，解决了我刚才讲的几个主要局限3D打印大批量定制应用的技术上的问题。
第二个部分是我们在高分子材料有一些新的材料比较适合于汽车和其他工业机械行业里的应用。高分子尼龙是唯一能够实现真正热塑性材料3D打印的技术，我们通过10多年的研发已经拥有很多新材料，今年的新品主要有铝粉填充材料，还有黑色的尼龙11的材料、航空阻燃材料。
航空阻燃材料主要在航空航天、交通运输等地方应用，可以降低以前旧材料的生产成本以及提升它的后处理的工艺性，主要用在商用飞机的内饰这一块。铝粉填充可以提升质感有金属质感可以做硬度的测试，以及生产家具。尼龙11材料比普通的尼龙材料韧性更好，研发成纯黑色主要因为在这个方面的应用主要是在汽车的发动机附近的硬件，要求零件颜色是纯黑的。
第三款新品主要是大型的金属机的产品，这个是今年推出的Factory 500，可以在三个轴上做到500毫米以上的铺粉式打印机，这个在金属成形领域不算大，但是在3D打印应用比较大的。对于工业器械的客户来讲，保有价值非常高，中间的打印模块可以快速的取出，提升用户主机设备的翻转使用效率，降低保有成本。同样也是提升大件的成形以及比较大批量的零件的成型，目前我们在欧洲做的主要的测试面向的是航天以及医疗的严苛零部件的批量化生产。这个是金属打印未来工厂的概念图。
第二个部分给大家介绍一下可以和3D打印相关的轻量化设计的方法，主要其实就是两个。从轻量化思路来讲，它是一个三维的建模理论结合3D打印本身的材料成型的一些技术特征，贯彻结构优化，轻量化，得到减重的效果，节省3D打印的材料，提升3D打印成型效率，我们这里讲的是以金属成型为主的。轻量化优化设计本身可以规避掉一部分3D打印过程当中成型工艺过程当中的风险，可以降低对增材制造工艺的要求，随着增材制造技术的发展，这个已经应用的越来越广泛。
我们讲一下拓扑优化，把宏观的寻求最优拓扑问题转化为给定的设计区域寻求最优材料的分布问题。拓扑优化主要有两种思路-进化法和退化法，下面的两页分别介绍了两种思路中对应的两个典型方法，一个是进化法当中的渐进结构优化，第二个是退化法的均匀化。退化法一种均匀化的方法是在设计区域内构造周期性分布的微结构，这些微结构是同一种各向同性材料实体和孔洞复合而成。渐进结构法是通过把无效和低效结构的裁剪，是现在数学规划过程当中避免多变量求解的过程。
晶格和拓扑有点不同，晶格应用于航空航天、医疗的主要手段，未来在汽车行业会不会有这样应用的前景，晶格具有以上几个技术优势，在轻量化同时有高强高钢的特性，有抗冲击的能力，在空间应用上有电磁屏蔽的功能。晶格设计比较简单，用一个点阵的结构代替一个实体结构。
第三个部分给大家讲一下3DSystems实现轻量化设计的3D打印。3DSystems公司拥有全球最全的3D打印的技术包括彩色粉末打印，蜡型打印，光固化树脂打印，尼龙、金属等等不同材料，我们又是一个复合软硬件方案提供商，我们有自己开发的3D打印的软件，包括3DSprint和3DXpert。我们有几个比较大的有名的品牌，一个叫Geomagic是三维扫描和检测行业非常重要的一个软件，旗下有很多产品。另外一个是以色列的一款叫Cimatron CAD和CAM的软件，这个也是3DSystems旗下的产品，Gibbscam是车铣复合的软件。
3D打印从运型成型到生产随着技术应用越来越深化，可以实现应用价值的转移，传输的附加值相信对增材技术了解的同仁应该有一个概念，一定要利用3D打印的特点，包括轻量化、一体化、复杂结构、快速反应等等，实现大规模定制，零库存，缩短上市时间等等。
3DSystems既有的解决方案里面有哪些应用，一个是缩短上市周期，第二个是利用轻型零件实现燃油经济性，第三个是按需生产现有或者过时的零部件，这个是软硬件结合的解决方案。第一个部分是缩短产品推向市场的时间，这是一个利用全透明的光敏树脂做的车头灯的原形。这个是利用大尺寸的一米多以上的光敏树脂做的汽车仪表板全尺寸1比1的展示模型。非直接制造这是在F1莲花车队的变速箱铸造，用3D打印制作的铸造原型，最终获得金属的零部件。这个是在美国硬地赛车，在不同的分战比赛当中要求快速，在两周之内对减速传动轮做了一个改进设计，利用3D金属打印生产部件直接装车，上比赛。我们在光敏树脂材料里面填充陶瓷硅化物，提升刚性和耐温性，这个材料因为有比较好的结构稳定性和耐温性，比较适合利用在空气动力学测试的原形还有就是大家看到一个焊接生产线非常复杂的管路安装固定蓝色部分是用3D打印做出来的，主要是因为它在树脂材料里面有高精度，又有极高的结构稳定性和耐温的性能。
我们还是通过一体化实现的，因为必须3D打印附加优势必须要结合一体设计。生产改造和零部件这一块一个是利用软件三维扫描去做一些过时零件的复原，老爷车，还有航天的零件，还有数字化技术没有成熟的时候设计出来的零件，逆向工程结合3D打印复制出来。还有就是改变一些特殊的模具的生产，这个是我们做的比较成熟的在汽车相当于是汽车零部件上一个轮胎，主要是轮胎，是做槽纹拼接模具和插片。这是比较适合3D打印有附加价值的应用条线。这个也是一个利用软件和硬件复合在短期内做一个会展上的定制车辆。在软件这一块我给大家以金属打印软件做晶格优化为范式，首先这个软件是全球在3D打印领域唯一一个直接使用CAD为基础数据环境。它一次性涵盖了数据导入，CAD的优化，晶格或者拓扑填充做工艺的设计，激光加工的策略优化。在晶格软件这一块通过V-rep的技术快速的创建以及结合可视化的交互操作，同时因为在3DXpert中CAD的原始基础数据环境当中实现，和历史参数化的数据实现无缝的结合，解决了在网格化的近似数据进行优化。我们有很多种不同的晶格类型，有表面的，有壳面厚度，用户可以自定义每个节点可以从CAE里面导入。下面这一段视频看一看能不能播放。这个是利用金属打印软件晶格的优化功能直接进行优化，和第三方软件实现的晶格的区别是工艺上是比较复杂的技术，必须在内嵌的软件做一个优化，避免反复的数据转换影响工艺工程师对成型整体过程的管控。同时我们自己优化了晶格优化背后的引擎的算法，使得这样一个非常多曲面的结构能够在这个软件里面使用过程当中不会出现特别的卡顿，因为它是CAD的基础数据环境，可以在不同的点线面体的特征上点选不同的晶格和变化趋势。
这个是它的一些应用，在医疗方面为什么要用这种多种晶格符合呢?在医疗上有一个模量调整的过程，因为植入有一个应力屏蔽的要求，所以需要在一个人体植入上设计出不同的晶格调整模量。在航空航天上也是一个应用。
最后给大家介绍几个空天和军工上的3D打印结合轻量化应用的案例。这个案例是航空的格栅铰链，航空航天的应用上来讲，钛和高温合金是比较难以减材加工的材料，很多材料难于做传统加工，3D打印有它在材料成型上的优势。从案例上来看第一个是法国Thales Alenia给韩国Koreasat做的支架的设计。同样T在去年上半年也在东南亚也有一个项目，也是利用3D打印做了卫星天线支架。核心概念是减少重量，保持强度比。法国叫Sogaclair的公司也是拓扑优化，大的金属零部件不是直接3D打印出来，是通过粘合的技术打了一个砂型，也是通过仿生优化的设计方式再通过3D打印的方式生产出来，这个是自然杂志在去年记载了丹麦理工大学的项目，在27米的机遇切成11亿个单位进行分解得到减重的结果。这个项目验证了利用晶格填充结合拓扑优化，把拓扑和晶格两种轻量化的方法结合在上面，验证冲击载荷环境下它的性能。最后一页是晶格的一些应用，主要在流体力学、航空上、发动机、钢铁上的案例，我给大家的介绍内容就是这些，谢谢大家。
主持人：大家对3D打印有什么问题现在还可以1-2个问题。
提问：我问一个问题，很多主机厂说个性化的东西，有的量很小，现在有没有3D打印应用到制造科技化零件上面，直接拿到车上面可以用的。
邓瀚诚：有，其实前一段时间有一辆概念车整车基本内外饰都是用3D打印做的，其实可能只是说一个个性化或者展示的概念，因为现在的3D打印的材料成型能够做的零件尤其是在外饰上应用型尤其在疲劳性能上还是跟传统不管是塑料还是金属零件有一定的差距。
提问：内饰呢?
邓瀚诚：内饰可以接近最终的需求，3D打印本身的成本也挺高的，只有模块化的生产设备，把产能提升和单件成本降下来之后，未来可以做大批量的年产，这个是可以实现的。
主持人：还有其他的朋友有问题吗?我这边有一个问题，刚才你提到因为3D打印金属的价格比较贵，更多用在原形件，汽车里面存在这样一个问题，我们试制问题是为了以后做硬模，我们做原形件的时候希望力学性能和我最终定义的不是3D打印的加工工艺的性能是一致的，但是这两者是有区别的，我们提出一个观点，给3D打印提出一条新的路，你通过热处理可以调整3D打印这样的性能，如果你可以把3D打印的性能调整到和我的零件是一致的，你这个时候给我做的原形件我就可以接受，汽车做软模的时候原形件是很贵的，这时候3D打印的优势就出来了。这个我觉得是一个3D打印可能的方向，如果性能不一样，我没法验证我原来的设计整个的工况够不够，这可能是一个问题。
邓瀚诚：孙博士讲的很有道理，如果只是用在功能设计原形必须要有一定的对照的参考价值，还有一个就是目前在航空上用的比较多的就是说拿3D打印最是燃油喷嘴，解决一体化之后有足够的经济附加价值，目前3D打印推向汽车尤其是要做大批量的零件的话还不是特别成熟。
主持人：我们接触过很多3D打印的公司，3D打印的特点，设计的时候不能以传统的方式设计，这是很好的想法，你要想到最开始设计一个车的时候，如果基于3D打印设计的话，如果这个东西有问题，我没有替代的方案，可能正个车问下推的时候都会出现问题，大多数的车厂最开始的时候都按照传统车推的，我们能不能用上3D打印的零件呢，这个肯定有困难，我说也许在软模试制上，这个也是一个方向。
(责任编辑：中国3D打印网)
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3D打印是20世纪80年代出现的重要技术，近30年来发展迅速。3D打印技术有异于传统的削材及铸造技术：不仅使产品的物理结构发生变化，还能根据个性化需求定制，实现材料与病变部位的完全匹配，同时可携带细胞及生物活性微球进行骨缺损部位的原位打印。这些特点决定了该技术在生物医学领域有广阔的应用前景。
本文旨在对3D打印技术的原理及其在骨科的应用进行概述，并对其在未来的发展提出展望。目的是加深临床医生对3D打印技术的理解，同时也有利于其临床转化，为患者提供更加优质的医疗服务。
一、什么是3D打印技术
3D打印技术又称为"快速原型技术（rapid prototyping）"或"增材制造技术（additive manufacturing）"。
增材制造技术是一种以数字模型文件为基础，应用粉末状金属或塑料等可黏合材料，通过"分层制造、逐层叠加"的方式来构造物体的技术，它包括SLA、SLS、3DP、FDM等。
为了方便理解和推广，媒体将增材制造技术又称为3D打印技术。增材制造技术最早主要用于设计原型的制造，因此又称为快速原型技术。
30多年来，3D打印一般被用来通过数据软件制造物理模型。而近10年来，随着3D打印技术的发展，3D打印机的成本大大降低，其应用范围也得以拓展，现已应用到教学、医疗和科研等领域。
医学3D打印主要包括以下四个过程：
①打印物图像信息的搜集及数据化；
②图像数据信息的处理和转换；
③利用数据信息进行3D打印；
④打印物的后期处理和性能评估。
（一）打印物图像信息的搜集及数据化
通过X线、CT和MRI对所要打印的部位进行摄影，并将所得到的图像信息数据化，然后以医学影像软件常用的"DICOM"格式导出。
由于医学影像的分辨率远大于3D打印机的分辨率，使得通过医学影像学所获得的数据信息足够满足3D打印机的精度要求[2]。
（二）图像数据信息的处理和转换
打印物的图像数据信息还需要根据最终的打印需要进行相应的数据加工处理。医学领域常用的数据加工软件有Mimics软件（Materialise，比利时）、UG Imagewa软件（EDS，美国）和Geomagic Studio软件（Geomagic，美国）。
图片来源： 网络公开资料
（三）利用数据信息进行3D打印
3D打印机可根据"STL"格式的数据化信息重建出打印物。一般FDM技术3D打印机打印精确度可达0.2 mm，而SLA技术可精确到0.025 mm，打印精度更高，目前已经能够量产。
图片来源：网络公开资料
（四）打印物的后期处理和性能评估
有时候需要对打印物进行去支撑、表面光滑、金属部件的淬火及回火等后期处理，必要时可进行部分机械加工，以弥补打印过程的局限性。同时对处理后的打印物根据其用途的不同进行相应的性能评估，如金属相分析、材料表面检测、运动学分析和有限元分析等。
二、3D打印在骨科的应用
（一）常用于骨科3D打印的技术及材料
3D打印技术无需工业模具，产生废料极少，单个制作与批量制作成本相比差距不大，因此在非批量制作中具有明显的成本和效率优势，极大地简化了从设计到产品实物的过程。目前最常见且与骨科直接相关的成型方法包括：
图1 常见骨科3d打印成型方法
目前供3D打印机使用的材料逐渐增多，包括胶原、壳聚糖等天然医用材料，聚乳酸、聚乙醇酸、聚醚醚酮等人工合成高分子材料，羟基磷灰石等生物活性陶瓷材料，钛合金等医用金属材料等。打印材料的选用与其用途密切相关。
图2 3D打印使用原材料
（二）3D打印在骨科的应用
1．术前规划
对于骨折患者，尤其是复杂骨折患者，术前有实体解剖模型用于分析或模拟手术操作较单纯依靠二维平面的MRI或CT扫描更具指导意义（图2）。
术前应用3D打印技术可使医生对患者的病情有更加直观的认识，尤其是对经验不够丰富的年轻医生，更有利于疾病的诊治。
临床结果表明使用3D模型组较非3D模型组手术时间更短、术中出血量及术后引流量更少，有利于骨折的精确复位，提高手术精度、缩短手术时间，达到更好的手术效果。
图3　骨盆（上）与肩部（下）恶性骨肿瘤利用3D打印技术进行术前规划。打印肿瘤模型，呈现肿瘤切除边界
图片来源：网络公开资料
【医学应用】2016年1月，北京清华长庚医院神经外科主任王贵怀教授于神经外科上演了一幕“刀尖上的华尔兹”，他利用3D打印技术，“克隆”患者病变部位腰椎模型，精准地呈现了患者肿瘤与椎体、血管及输尿管的分布和形态，精准实施肿瘤切除手术。
图片来源：材料人
2．制作手术导航模板
手术导板全称为"手术导航实物模板"，主要作用是帮助骨折精准复位、辅助螺钉等植入物或器械达到预定的位置，在提高手术操作便利性的同时，可降低置钉穿孔率及方向错误率，使手术操作的准确性明显提高。
采用3D打印手术导板辅助治疗组椎弓根螺钉置入准确率高、术中风险降低、手术安全性高、临床疗效满意，是一种有效可行和值得推广的技术。
手术导板的应用使医疗处置更加趋向于精准化，符合当前精准医学的理念，在减轻患者损伤的同时可提高手术疗效。
【医学应用】2015年4月中南大学湘雅医院成功实施了一例复杂的胫骨矫形手术。术前利用精细的3D打印模型进行了演练和方案制定。
图4 利用精细的3D打印模型进行了演练和方案制定
图片来源：网络公开资料
3．定制个性化假体与内植物
在骨关节损伤的修复中经常需要使用到假体和内植物。传统的假体和内植物的规格固定，需要在术中用手术刀和电钻去修整移植物，使之具有我们想要的形状和尺寸，而3D打印却可以为患者"量身定做"个性化的材料。
就支架的生物固定模式来说，支架与周围组织的固定方式分为骨长上与骨长入两种。
骨长上固定模式为骨质对植入物表面进行包绕式生长固定，临床常见的植入物表面有粗糙表面、烧结表面、等离子喷涂表面等；骨长入固定模式为骨组织长入内植物内部，与内植物形成牢固的整体。
这两种固定方式均会显著影响假体和内植物在患者体内的稳定性与最终寿命。
促进骨长入的形成可最大限度地延长假体寿命，而3D打印技术在制作有利于骨长入的多孔植入物材料方面较传统方法存在优势。
常见的很多植入物均采用磷酸三钙材料，在多孔的磷酸三钙支架中混入氧化镁或氧化锶将更加有利于骨骼的生长。也有研究证明，多孔钛合金植入物具有很好的骨长入能力，能促进假体-骨界面的骨性愈合，从而延长假体使用寿命。
图3　通过3D打印技术制作个性化髋关节假体
图片来源：中华骨科杂志
【医学应用】2015年2月中南大学湘雅医院成功利用3D打印的钛金属网格结构实施了一例颌骨重建手术。
图4 利用3D打印的钛金属网格结构进行颌骨重建
图片来源：网络公开资料
4．定制外固定支具
对骨科外固定支具材料的研究一直是创伤救治中最基本和最活跃的领域。
从最初的小夹板到石膏绷带、热塑夹板、可卸式泡沫夹板、高分子夹板，这些器械的发明与应用给创伤骨科患者的治疗带来了更加有效的方法。
外固定材料直接与患者肢体接触，因此理想的外固定支具应具备以下特征：①稳定但不能过于坚硬，防止造成软组织损伤而影响后期功能恢复；②尽量与患者软组织外形吻合；③佩戴时间较长，应尽可能轻便，可清洗。
3D打印技术恰恰能弥补现有外固定材料制作和使用中的一些缺陷。
【医学应用】
1.整形外科领域：烧伤治疗，面部重建，隆鼻及隆颏假体的个性化定制、颅骨缺损的个性化修复、下颌骨重建术及截骨手术等。
2.口腔科：个性化定制化的牙齿隐形矫正器，牙齿接种
图片来源：网络公开资料
3.康复辅助设备：助听器，个性化矫形外骨骼。
图片来源：网络公开资料
4．新型手术器械的研发
为了更好地满足个性化医疗的需求，适应个性化材料的使用，必然需要与之相配套的个性化的手术器械，而3D打印使之成为可能。George等应用SLS技术打印手术器械，包括止血钳、持针器、手术刀柄、拉钩、镊子等，通过在人尸体上模拟手术和腹股沟疝修补术并评估术后人体工程学功能发现，与传统的手术器械相比，3D打印手术器械在不增加成本的前提下能够大大减少个性化手术器械的生产时间。
图片来源：网络公开资料
5．组织工程支架
组织工程学的目的是在体内或体外生成可替代性的组织或器官，以修复受损害的组织、器官的功能。
种子细胞、生物活性因子及支架材料是经典组织工程构建需要的三大要素。
理想的支架应具有以下特征：①良好的生物相容性；②适中的生物降解性；③具有诱导或引导组织再生的能力；④具有一定的生物力学强度与可塑性；⑤无毒性与无免疫原性；⑥具有合适的孔径；⑦可提供细胞生长分化所需的细胞因子，如血管内皮生长因子、骨形态发生蛋白等。
3D打印技术相比于传统技术而言能够更好地实现上述特点。
朱祥等以丝素蛋白和胶原蛋白为原料制作人工仿生脊髓导管，将其置入SD大鼠背部皮下，4周后完全降解。神经干细胞可在人工仿生脊髓导管孔隙中生长，呈球形或梭形；在导管表面密集生长，有些细胞伸出伪足附着在导管表面。
Ding等利用3D生物打印技术打印骨软骨双相支架，再生骨和软骨组织生物力学性能与正常状态接近，且骨-软骨界面良好。
李祥等发现多孔钛/壳聚糖/羟基磷灰石（Ti/Ch/HA）复合结构支架能与人体骨组织力学性能相匹配，较单纯多孔钛更适合成骨细胞的黏附生长，是一种理想的承重部位骨缺损修复替代物。
Lee等以聚乙酸及壳聚糖为原材料，通过3D打印技术构建个体化下颌骨髁突支架，并在材料表面进行磷灰石涂层。该支架不仅能支撑细胞的生长，同时也能够促进骨长入和骨传导。
Melke等发现丝蛋白支架在体内有促成骨潜能。上述研究都是在小动物体内进行的，而在人体内是否有同样的作用还有待进一步研究。
6．药物研发、释放和剂型
3D打印技术已经用于药物的研发和制备，且将对该领域产生巨大的影响。
3D打印的优点包括对微液滴大小和剂量的精确控制，高可重复性，能够用复杂的药物释放模型来制作药物剂型。复杂的生产工序也能利用3D打印进行标准化从而使其更加简单可行。
3D打印技术已经被用于打印许多新颖的剂型，如微囊剂、人工透明质酸细胞外基质、抗生素打印微图、介孔生物玻璃支架、纳米混悬剂、多层药物释放装置等。3D打印的药物墨水配方包括多种活性成分，有甾体抗炎药物、对乙酰氨基酚、茶碱、咖啡因、万古霉素、氧氟沙星、四环素、强的松、紫杉醇、叶酸等。
李成等通过向兔关节腔内注射透明质酸-软骨源性形态发生蛋白-1微球可促进关节软骨损伤修复，抑制骨关节炎的进展。Ko等证明了莱菔硫烷-聚乳酸-羟基乙酸共聚物微球是可以用于治疗骨关节炎的一种有效的可注射递送系统。
图片来源： 网络公开资料
三、思考与展望
尽管有个性化及打印材料多样化的优势，3D打印的发展还存在一些不能回避的问题。
①打印材料的研发是3D打印技术发展的难点也是核心。目前骨科器械常用的金属材料为钛合金粉末，由于受到材料的粒度分布、松装密度（规定条件下粉末自由填充单位容积的质量）、氧含量、流动性等性能的影响，其他的金属材料和高分子材料的打印技术仍然处在试验阶段。对于具有活性的打印材料如何维持细胞活性及其功能的研究还处于瓶颈阶段。
②在组织工程支架应用方面，3D打印出骨组织工程支架的最适降解速度、力学性能、孔隙率及孔径尚无定论。同时支架上载药物微球后，支架的降解性、成骨性及药物释放性能的完全匹配还处于初步实验阶段。当前3D打印机分辨率是微米水平，而骨骼的超微结构是纳米水平，故还需要提高3D打印机的分辨率来提高支架功能。
③在打印器官方面，目前只能利用单一的活性细胞打印组织、器官，再生出来的器官、组织都是小规模且相对较简单，常常是无血管、无神经、无淋巴、相对薄弱、中空或需主体血管提供营养。然而，骨内脉管系统可供给距离血管100 μm以内组织的氧气和营养。
有学者观察到当构建的组织厚度超过100~200 μm时，将超过主体和移植物之间的氧供限度。所以，打印复杂的器官、组织，需构建带血管网的精确的多细胞结构。而相关的研究尚不能达到这个目的，不能复制人体组织、器官功能的复杂性。
④价格昂贵，门槛高。虽然近几年3D打印机的售价逐渐呈下降趋势，但好的3D打印机仍价格不菲，加上相关配套的CT、MR设备，建模和逆向工程、CAD软件等，投入较高。另外，设备和软件的使用需要专门的技术培训或多学科、多领域的专业技术人员分工合作。
⑤需要临床医生与工程师的结合（医工结合），只有这样才能科学地设计3D手术方案，制造精准的3D植入物，真正体现3D打印技术在骨科的应用价值，更好地惠及患者。
2017年医疗器械市场延续了近几年的高增长趋势，预计2019年市场规模将达到6,000亿左右，而影响中国医疗器械行业发展的三大主要因素依然为政策、市场和新技术，2018年医械市场的竞争将进一步激化。人工智能、3D打印、医疗机器人、石墨烯，纳米等新材料技术的发展，也将为医疗市场带来颠覆性革命。
生物医用材料作为一种研究人工器官和医疗器械的基础，已经成为了当代材料学科的重要分支，尤其是随着生物技术的蓬勃发展和重大突破，生物医用材料已经成为了各国科学家竞相进行研究和开发的热点，近几年来，有关医用材料以及医用材料在高新医疗技术领域应用研究相关报道层出不穷。
然而目前我国生物医用材料研究成果工程化、产业化水平低，缺乏产业化接轨机制，风险投资出口狭窄，融资渠道不通畅，缺乏成果产业化及企业技术改造资金。
如何解决生物医用材料企业的发展困境？如何把握未来资本风口？让我们齐聚中国上海，共话医疗器械新材料、新工艺、新趋势！
论坛时间：（星期五）
论坛地点：上海
论坛规模：500人
主办单位：寻材问料(R)
协办单位：新材料在线(R)、测了么（持续招募中）
媒体支持：新材料在线(R)、寻材问料(R)
大会形式：主题论坛+企业展示
主要议题方向
上午主论坛：2018年医疗器械行业发展趋势
生物医用材料产业发展模式分析
拟邀请中国工程院院士 王迎军教授
医学与材料——医疗器械材料的选择
上海微创 技术总监 姜洪焱博士
创新型医疗器械的临床沟通与方案设计策略
下午分论坛一：生物医用新材料、新工艺
3D打印技术在人体器官或组织再生修复的应用
拟邀请杭州捷诺飞生物科技 徐铭恩教授
新型医用金属材料应用实例
中科院金属研究所 主任 杨柯教授
高分子材料/特种工程塑料在医疗上的应用
拟邀请塞拉尼斯/苏威 技术总监
心血管介入材料的发展趋势
拟邀请深圳先健科技 执行董事 张德元先生
生物医用材料生物相容性评价
拟邀请中检院 王朝续
医疗器械涂层工艺设计与实现案例分享
拟邀请知名医疗器械公司
医用精密导管的发展与趋势
宁波琳盛高分子科技有限公司 总经理 宋晓波
敷料在创面组织修复（糖尿病足）的应用
拟邀请深圳稳健 技术总监
更多医用新材料、新工艺创新议题邀请中……
下午分论坛二：生物医用材料投融资项目路演
干细胞生物3D打印材料的开发
基于纳米富铜相的全效永久抗菌不锈钢
医用显影线及X射线防护材料
“牙用二硅酸锂玻璃陶瓷”新型材料及全套解决方案新建项目
更多项目招募中……
拟邀请参会企业
医疗器械产业链相关企业：迈瑞医疗，美敦力，强生，百特，3M，乐普医疗、微创医疗，先健科技，江苏鱼跃医疗，爱康医疗，天津正天，上海凯利泰，北京理贝尔，稳健医疗，蓝帆医疗，春立正达，欣荣医疗，理邦，金科威，广东冠昊生物，广州维力，山东威高，上海微创，创生医疗，吉威医疗，江苏朗生，华医圣杰，康辉医疗，新乡驼人，正海生物，博立生物，solvay，上海微谱，致众科技，深圳回波等
投资机构：启赋资本，深创投，东方富海，达晨创投，创东方，力合创投，松禾资本，千乘资本，赛伯乐投资，深圳前海百富源，海捷投资，九鼎投资，沃衍资本，远致富海，马良资本，中天国富证券，华颖投资，深圳高新投等
其它：科研院校，产业园，政府招商局等
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o 参会费用含会议门票、会议资料、午餐、茶歇等，不包括住宿；
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