2018年10月30日，南極熊從外媒獲悉，瑞士蘇黎世聯(lián)邦理工學(xué)院機(jī)械與加工工程系的博士生KaivonPetersdorff-Campen開(kāi)發(fā)了一種3D打印技術(shù)，用于制造含磁鐵的產(chǎn)品。他通過(guò)3D打印人工心臟泵原型展示了他的方法，稱為“嵌入式磁體打印”，并獲得了美國(guó)人工內(nèi)臟器官協(xié)會(huì)（ASAIO）的原型設(shè)計(jì)一等獎(jiǎng)。
△原型的橫截面，深灰色的磁性元件清晰可見(jiàn)
Petersdorff-Campen說(shuō)：“我的目標(biāo)不是制造出良好的心臟泵，而是要展示如何在一步中將其制造出來(lái)。”
人工心臟泵不僅是幾何形狀復(fù)雜的產(chǎn)品，更重要的是，它們含有磁鐵-而且在使用磁鐵進(jìn)行3D打印的領(lǐng)域，研究仍處于起步階段。因此，Petersdorff-Campen的心臟泵是首批使用3D打印制造磁性元件的原型之一。
這位26歲的博士生今年春天開(kāi)發(fā)了原型。Petersdorff-Campen稱他新開(kāi)發(fā)的方法是“嵌入式磁鐵打印”。關(guān)鍵是要確保磁鐵直接在塑料中3D打印。磁粉和塑料在打印前混合并加工成稱為線材。使用FDM技術(shù)，這些線材通過(guò)噴嘴打印出來(lái)，自動(dòng)打印出計(jì)算機(jī)生成的形狀。然后將打印的成品在外部磁場(chǎng)中磁化。塑料心臟泵原型總共花了15個(gè)小時(shí)進(jìn)行打印。
最大的困難之一是線材的研發(fā)：添加到顆?；旌衔镏械拇判苑勰┰蕉?，磁體越強(qiáng)，但這會(huì)導(dǎo)致最終產(chǎn)品更脆。“我們對(duì)各種塑料和混合物進(jìn)行了測(cè)試，直到線材具有足夠的柔韌性以進(jìn)打印，同時(shí)仍具有足夠的磁力，”Petersdorff-Campen說(shuō)。
Petersdorff-Campen在一本學(xué)術(shù)期刊上發(fā)表了他的著作。反應(yīng)各不相同，他解釋說(shuō)：“有些人已經(jīng)在詢問(wèn)他們可以在哪里訂購(gòu)材料。”有人批評(píng)3D打印不適合生產(chǎn)醫(yī)療設(shè)備，因?yàn)樗麄儽仨毥?jīng)歷各種審批程序。“不過(guò)，這不是我的重點(diǎn)，”Petersdorff-Campen強(qiáng)調(diào)說(shuō)。“我只是想表明這個(gè)原理。”他確信科學(xué)家和開(kāi)發(fā)人員值得進(jìn)一步發(fā)展。
△由聚合物-磁性粉末混合物組成的線材
盡管他的方法可能不適合制造心臟泵，但磁體3D打印的潛力巨大。磁鐵還用于電動(dòng)機(jī)，例如許多技術(shù)家用設(shè)備中的電動(dòng)機(jī)，從計(jì)算機(jī)的硬盤(pán)驅(qū)動(dòng)器到揚(yáng)聲器和微波爐。如今，具有磁體的幾何形狀復(fù)雜的部件通過(guò)復(fù)雜的注塑成型生產(chǎn)，但是使用3D打印可以使該過(guò)程明顯更快且更便宜。
Petersororff-Campen表示，這還有很長(zhǎng)的路要走：“在材料和加工方面還有很多需要改進(jìn)的地方。”例如，他的心臟泵能夠成功地每分鐘泵送2.5升，旋轉(zhuǎn)1000次，但這還不符合實(shí)踐中要求的標(biāo)準(zhǔn)：“我不希望植入這樣的設(shè)備。”
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