圖片來源：西門子

新冠病毒（COVID-19）的傳播，讓全球制造業(yè)供應(yīng)鏈和市場(chǎng)遭受了嚴(yán)重打擊。隨著全球范圍內(nèi)需要住院治療的患者數(shù)量急劇增加，各國(guó)醫(yī)療系統(tǒng)都出現(xiàn)了不同程度的設(shè)備物資短缺，其中一些關(guān)鍵設(shè)備更是出現(xiàn)了嚴(yán)重短缺，比如呼吸機(jī)和個(gè)人防護(hù)設(shè)備（簡(jiǎn)稱PPE，例如口罩和防護(hù)服）。對(duì)病毒測(cè)試盒以及其他診療設(shè)備的需求亦是居高不下。

各國(guó)關(guān)于醫(yī)療設(shè)備物資短缺的報(bào)道不絕于耳，政府強(qiáng)烈呼吁相關(guān)的企業(yè)和部門投身到醫(yī)療設(shè)備的大生產(chǎn)中，動(dòng)員不僅局限于醫(yī)療制造服務(wù)業(yè)的主要供應(yīng)商，有的國(guó)家還號(hào)召社會(huì)全員齊動(dòng)手，從專業(yè)工程師到高中生都要參與其中。

面對(duì)新冠病毒疫情大規(guī)模流行造成醫(yī)療物資嚴(yán)重短缺的現(xiàn)狀，增材制造（AM）領(lǐng)域已經(jīng)形成了一些應(yīng)對(duì)措施和合作計(jì)劃，以達(dá)到加速生產(chǎn)、扭轉(zhuǎn)局勢(shì)的目標(biāo)。

行動(dòng)與倡議

各國(guó)政府組織和行業(yè)協(xié)會(huì)，都在呼吁制造業(yè)將更多資源投入到醫(yī)療設(shè)備和物資的生產(chǎn)中。

其中，歐盟行政部門委員會(huì)近期就與歐洲機(jī)床工業(yè)協(xié)會(huì)（CECIMO）和其他相關(guān)的制造技術(shù)協(xié)會(huì)達(dá)成一致，要求其成員協(xié)助生產(chǎn)疫情中急需的醫(yī)療設(shè)備和物資。同時(shí)，CECIMO也于四月上旬向所有增材制造相關(guān)企業(yè)發(fā)出了行動(dòng)倡議，動(dòng)員每個(gè)有能力的企業(yè)在力所能及的范圍內(nèi)為歐洲的醫(yī)院提供幫助。

英國(guó)政府已向具有快速原型機(jī)制造技術(shù)的企業(yè)發(fā)出倡議，要求他們?nèi)f(xié)助呼吸機(jī)的生產(chǎn)制造。據(jù)報(bào)道，英國(guó)一些航空航天業(yè)、汽車業(yè)的龍頭企業(yè)已經(jīng)組建了三個(gè)“生產(chǎn)小組”，開始生產(chǎn)呼吸機(jī)，以協(xié)助英國(guó)公立醫(yī)療系統(tǒng)（NHS）度過難關(guān)。來自路透社的報(bào)道稱，其中一個(gè)“生產(chǎn)小組”由美捷特集團(tuán)（MeggittPlc）領(lǐng)導(dǎo)，該集團(tuán)為民用或軍用航空航天領(lǐng)域提供氧氣供應(yīng)系統(tǒng)，其中主要的工程公司包括雷尼紹（Renishaw），GKN和ThalesSA。

美國(guó)國(guó)家增材制造創(chuàng)新研究所（AmericaMakes）是美國(guó)國(guó)家國(guó)防制造加工中心（NCDMM）旗下的機(jī)構(gòu)。四月中旬的報(bào)道稱，它正與美國(guó)食品藥品監(jiān)督管理局（FDA）展開合作，以保證增材制造企業(yè)能夠高效、安全地為美國(guó)的醫(yī)護(hù)人員提供相關(guān)的醫(yī)療產(chǎn)品和物資（FDA會(huì)持續(xù)公布抗擊和治療新冠病毒的關(guān)鍵物資生產(chǎn)指南）。

此外，還有消息顯示，AmericaMakes會(huì)通過在線倉(cāng)儲(chǔ)系統(tǒng)，將各個(gè)AM企業(yè)的業(yè)務(wù)能力與特定的醫(yī)療物資供應(yīng)商聯(lián)系起來。該網(wǎng)站將記錄來自于增材制造企業(yè)和醫(yī)療物資供應(yīng)商的必要信息，并開通了設(shè)計(jì)上傳和線上審核服務(wù)，以確保產(chǎn)品設(shè)計(jì)是符合醫(yī)療標(biāo)準(zhǔn)的，另外還開通了設(shè)計(jì)下載途徑，各個(gè)企業(yè)可以自行下載這些設(shè)計(jì)資料，用以生產(chǎn)。

3月初，一家名為MobilityGoAdditive（MgA）的德國(guó)網(wǎng)絡(luò)公司，呼吁其成員積極響應(yīng)歐盟委員會(huì)提出的關(guān)于對(duì)抗新冠病毒的行動(dòng)與倡議，從而建立更廣泛的工業(yè)制造聯(lián)盟，這家網(wǎng)絡(luò)公司一直專注于汽車行業(yè)增材制造的加速發(fā)展。在發(fā)出呼吁的兩天內(nèi)，該網(wǎng)站收到了來自各行各業(yè)的190多家公司的資料和業(yè)務(wù)支持，其中也包括汽車和運(yùn)動(dòng)服領(lǐng)域的企業(yè)。

此外，MgA公司于3月24日舉辦了名為“MedicalgoAdditive”的虛擬小組會(huì)議，會(huì)議建立了“對(duì)抗流行病工作隊(duì)”，這次數(shù)字會(huì)議活動(dòng)也向非成員開放。工作隊(duì)目前正在與醫(yī)療技術(shù)領(lǐng)域的相關(guān)供應(yīng)商取得聯(lián)系，以明確物資需求，另外還與更高級(jí)別的工作組織建立聯(lián)網(wǎng)，以協(xié)調(diào)滿足各方供需要求。

奧地利非營(yíng)利性技術(shù)平臺(tái)“奧地利增材制造協(xié)會(huì)”，已經(jīng)建立了醫(yī)療物資供應(yīng)瓶頸與增材制造企業(yè)資源之間的聯(lián)絡(luò)點(diǎn)，提供了訪問當(dāng)?shù)卦霾闹圃炱髽I(yè)資源的路徑，以協(xié)調(diào)醫(yī)療物資的供需關(guān)系。

與此類似，西門子集團(tuán)已向所有需要醫(yī)療設(shè)備設(shè)計(jì)與制造服務(wù)的公司，免費(fèi)開放了AM網(wǎng)絡(luò)平臺(tái)，從而使醫(yī)療衛(wèi)生部門及其供應(yīng)商，可以在全球范圍內(nèi)聯(lián)系到相關(guān)的設(shè)計(jì)師和制造商，來獲取幫助。

分布式制造網(wǎng)絡(luò)公司3DHubs設(shè)立了“COVID-19制造基金”，為那些設(shè)計(jì)資金不足的工程師提供幫助，使他們能夠設(shè)計(jì)出更多更好的可以對(duì)抗病毒的醫(yī)療器械，并且進(jìn)一步協(xié)助他們完成設(shè)計(jì)成果轉(zhuǎn)化。這一舉措的目的在于，在全球范圍內(nèi)加速醫(yī)療設(shè)備關(guān)鍵零部件的生產(chǎn)制造。

全球知名的AM技術(shù)開發(fā)和制造商Formlabs公司，最近啟動(dòng)了“COVID-19Formlabs網(wǎng)絡(luò)響應(yīng)平臺(tái)”，會(huì)根據(jù)生產(chǎn)需求聯(lián)系到相關(guān)的制造企業(yè)。該平臺(tái)于四月初在谷歌發(fā)布了收集表單，如果有企業(yè)愿意向醫(yī)療衛(wèi)生單位提供3D打印設(shè)備的使用時(shí)間，可以填寫這一表單發(fā)布信息。同樣，正在參與抗疫項(xiàng)目的組織也可以通過填寫表單來申請(qǐng)使用3D打印設(shè)備。建立這一網(wǎng)絡(luò)平臺(tái)的目的，就是將供求雙方聯(lián)系起來，從而讓面罩調(diào)節(jié)帶、呼吸面罩適配器和測(cè)試盒提取棉簽的生產(chǎn)更高效。

加大生產(chǎn)力度

大量的AM服務(wù)供應(yīng)商，已經(jīng)開始將自己的產(chǎn)能和設(shè)備貢獻(xiàn)給醫(yī)療衛(wèi)生相關(guān)部門。

Desktopmetal公司一直致力于小型復(fù)雜零部件的3D打印技術(shù)的開發(fā)和服務(wù)。該公司決定向醫(yī)療衛(wèi)生部門免費(fèi)提供BinderJet和/或FFF3D打印技術(shù)和服務(wù)，用以生產(chǎn)小于2x2x2cm的17-4不銹鋼零部件，這些零件將滿足醫(yī)療器械領(lǐng)域的迫切需求。該公司表示：“新冠病毒對(duì)全球醫(yī)療系統(tǒng)造成了巨大沖擊，現(xiàn)在各國(guó)的醫(yī)療物資供應(yīng)鏈都已經(jīng)疲憊不堪。我們要從自身的專業(yè)領(lǐng)域出發(fā)，盡最大努力去幫助他們?！?/p>

脫模和燒結(jié)技術(shù)的專業(yè)企業(yè)DSH科技公司，將為參與抗疫項(xiàng)目的金屬增材制造公司免費(fèi)提供脫模和燒結(jié)服務(wù)。在這一舉措下，所有運(yùn)送到DSH公司的3D打印醫(yī)療器械零件，將得到優(yōu)先免費(fèi)處理。該公司表示，他們還將為相關(guān)零部件的設(shè)計(jì)和制造提供免費(fèi)的技術(shù)指導(dǎo)。

現(xiàn)在，聚合物零件當(dāng)然是增材制造中應(yīng)用最廣的，盡管這一領(lǐng)域已經(jīng)超出了我們作為一本聚焦金屬增材制造雜志的取材范圍，但這一技術(shù)的巨大成功和影響力，已經(jīng)充分顯示了增材制造在交貨速度和技術(shù)能力方面的優(yōu)勢(shì)，特別是在傳統(tǒng)制造業(yè)供應(yīng)鏈出現(xiàn)危機(jī)時(shí)，這一技術(shù)讓局勢(shì)有了新的轉(zhuǎn)機(jī)。

疫情下，防護(hù)面罩是最緊俏的醫(yī)療物資，它可以防止醫(yī)護(hù)工作人員接觸到患者唾液或其他體液。目前，需要利用增材制造技術(shù)生產(chǎn)的最多的產(chǎn)品是防護(hù)面罩上的塑料頭帶。這些產(chǎn)品幾乎不需要驗(yàn)證就可以在醫(yī)院使用，并且可以按需生產(chǎn)并快速交付到需求方，如果醫(yī)院有放置3D打印機(jī)的場(chǎng)地，生產(chǎn)甚至可以在醫(yī)院現(xiàn)場(chǎng)完成。就像美國(guó)新奧爾良醫(yī)院所做的一樣，他們現(xiàn)在自己打印所需的產(chǎn)品，并當(dāng)場(chǎng)驗(yàn)證它的效果。

在疫情持續(xù)白熱化的意大利，一家名為Isinnova的增材制造初創(chuàng)公司，利用聚合物3D打印技術(shù)制造了文丘里呼吸機(jī)通氣閥1的替代品，據(jù)說已經(jīng)挽救了意大利布雷西亞市Chiari醫(yī)院的10名新冠患者的生命。由于無法獲得原通氣閥的設(shè)計(jì)圖紙，并且原制造商也無法及時(shí)供貨，Isinnova公司對(duì)通過逆向工程成功設(shè)計(jì)出替代產(chǎn)品，接著在醫(yī)院現(xiàn)場(chǎng)利用FFF（FusedFilamentFabrication熔絲制造）3D打印機(jī)，采用醫(yī)用級(jí)尼龍絲生產(chǎn)了該通氣閥。

Protolabs公司也承擔(dān)了艱巨的通氣閥和其他呼吸機(jī)零件的供貨任務(wù)，他們承諾提供100,000個(gè)呼吸機(jī)零件，公司核心團(tuán)隊(duì)客戶經(jīng)理SianCaliburn表示：“會(huì)盡最大努力支持呼吸機(jī)原型機(jī)的開發(fā)，打印出盡可能多的零件”。該公司負(fù)責(zé)人表示，現(xiàn)在他們有25臺(tái)3D打印機(jī)在運(yùn)作，提供免費(fèi)服務(wù)，到目前為止已經(jīng)生產(chǎn)出了100多個(gè)通氣閥，供緊急狀態(tài)下使用。

而在西班牙，首款3D打印的呼吸器已經(jīng)得到了醫(yī)療專家的認(rèn)可，它可以在短時(shí)間內(nèi)幫助患者呼吸。該呼吸器是由ConsorcidelaZonaFranca（CZFB）、HP、Leitat、SEAT、ConsorciSanitarideTerrassa（CST）公司與薩瓦德爾市的ParcTaulí醫(yī)院聯(lián)合開發(fā)的，工業(yè)化量產(chǎn)后的產(chǎn)量預(yù)計(jì)為每天50至100臺(tái)。

惠普公司也3D打印了呼吸機(jī)通風(fēng)閥和醫(yī)院級(jí)口罩，目前這些產(chǎn)品還在測(cè)試和驗(yàn)證中。該公司還向醫(yī)院交付了1,000個(gè)不需要驗(yàn)證的零件（例如面罩頭帶），并且還對(duì)外公開了零件的STL文件。

為了應(yīng)對(duì)呼吸機(jī)嚴(yán)重短缺的現(xiàn)狀，急需開發(fā)呼吸機(jī)分離器，分離器的作用是讓多名患者共用一臺(tái)呼吸機(jī)。Leitat與CZFB公司聯(lián)合開發(fā)了呼吸機(jī)分離器和上文提到的呼吸機(jī)。目前，他們已經(jīng)首批3D打印了200個(gè)分離器，并有望在接下來再生產(chǎn)1,000個(gè)。美國(guó)的非營(yíng)利機(jī)構(gòu)PrismaHealth也開發(fā)了一款3D打印的分離器裝置，這款名為PrismaHealthVESper的分離器，是一種三向連接器，可允許4名患者同時(shí)使用一臺(tái)呼吸機(jī)。該裝置已經(jīng)獲得FDA批準(zhǔn)。

3DSystems公司正在探索用3D打印技術(shù)生產(chǎn)呼吸機(jī)的零部件，目前正在籌備與醫(yī)療器械制造商合作進(jìn)行相關(guān)的可行性測(cè)試。他們還在探索用3D打印技術(shù)生產(chǎn)外科用個(gè)人防護(hù)口罩，現(xiàn)在還在等待臨床評(píng)估和反饋。

結(jié)語

本文意在概述增材制造（AM）領(lǐng)域針對(duì)全球疫情所提出的一些措施和倡議，這里不局限于金屬增材制造，還包括已經(jīng)比較成熟的聚合物增材制造技術(shù)，這些技術(shù)的快速發(fā)展，也從側(cè)面說明了這一技術(shù)是有著巨大潛能和活力的制造新理念。

本文并不能將增材制造界人士所作的一切針對(duì)新冠病毒疫情的努力囊括其中，因?yàn)樵谖C(jī)中那些超越想象的智慧實(shí)在是不勝枚舉。同時(shí)，我們也希望大家注意，增材制造的作用絕不僅限于醫(yī)療器械零部件的生產(chǎn)本身，還包括了原型機(jī)、試驗(yàn)臺(tái)和模具的快速成型。我們相信，在全球人民的共同努力下，脫下口罩的那一天并不會(huì)太遠(yuǎn)。加油！每一位為健康而戰(zhàn)的人們！