3D打印技术已不再仅仅是一项新技术，而是成为医疗保健领域的关键工具。它能够制造定制产品、减少浪费并适应小批量生产，正在推动从手套制造到修复牙科等各个领域的变革。
近年来，多项研究和公司已证实，这项技术能够提升可持续性、缩短生产周期，并提供更贴合每位患者需求的解决方案。以下我们将介绍两个相关案例：利用3D打印技术开发天然橡胶手套，以及通过内部生产实现牙科诊所的数字化转型。
3D打印天然橡胶手套
传统的医用手套制造依赖于大型生产线，模具需要浸入不同的槽液中，并且各工序之间需要干燥时间。这种系统不仅速度慢，而且耗能巨大，还会产生大量的合成废料。为了解决这个问题，克兰菲尔德大学的一个团队开发了一种更适合小批量生产的医用3D打印方法。这种方法所需的空间比传统生产线更小，并且使用天然橡胶——这种材料可以抵消生产过程中的碳排放，而且能够快速生物降解。
这项名为3D-PEP的技术使用专为弹性体产品设计的打印机。它并非将模具浸入式成型，而是通过喷涂橡胶的方式将橡胶喷到模具上，同时对手套内外进行加热硫化，最终得到成品。这种方法允许对产品性能进行定制，例如特定区域的厚度，并且只需更改机器指令即可修改规格。相比之下，传统生产方式需要周密的计划，一旦生产线建成，就几乎无法进行任何调整。
另一个优势在于对批量大小的控制。传统方法需要数千个模具和庞大的基础设施，这使得小批量生产成本高昂。而3D打印技术可以使用数十台打印机生产略有不同的手套，并且可以根据需要调整其特征。这为更加灵活、以需求为导向的生产方式打开了大门。
从环境角度来看，天然橡胶乳胶在生产过程的两个阶段都比合成材料更具可持续性。橡胶树能够自然吸收二氧化碳，因此增加橡胶树的种植面积可以使生产更接近净零排放，并且随着时间的推移，吸收的二氧化碳量甚至可能超过排放量，从而产生净效益。合成橡胶手套的降解速度比天然橡胶手套慢100多倍，有些合成橡胶手套还需要添加剂才能降解。而天然橡胶大约一年即可降解，从而显著减少垃圾填埋场的废物量。
天然乳胶中含有一种蛋白质，可能会引发敏感人群的过敏反应。然而，现有技术能够分离并灭活这种蛋白质，从而生产出不会引起不良反应的手套。此外，采用这种方法生产手套还能增强供应链的韧性。传统的手套生产行业高度集中在东南亚，而依赖单一地区在任何危机时期都可能导致供应短缺，例如新冠疫情期间的情况。
3D打印机比整条生产线要紧凑得多，设备一到货即可开始生产，无需等待建造大型厂房。这使得小型工厂成为可能，也使得在空间有限的欧洲城市开展生产成为可能。虽然这并不能解决对原材料的依赖问题（因为东南亚也是天然橡胶的最大生产地），但人们正在探索一些替代材料，例如可以在欧洲种植的俄罗斯蒲公英和银胶菊。
数字化牙科和内部生产
在牙科领域，数字化进程并不均衡。虽然口内扫描仪提高了患者数据的采集效率，但修复体和器械的制作仍然主要依赖于传统工艺，导致诊所和技工室之间等待时间长、工序繁多。为了弥合这一差距，成立于2014年的加州公司SprintRay开发了一套面向医疗和牙科的综合性3D打印生态系统，将3D打印技术融入牙科专业人员的日常工作中。他们的目标是让这项技术不再是孤立的环节，而是成为整个工作流程不可或缺的一部分。
该公司发现了一个关键瓶颈：尽管牙科行业正通过口内扫描仪向数字化转型，但制造环节仍然停滞不前，沿用缓慢且分散的方法。十年后，SprintRay 已从高精度硬件发展成为一个基于四大支柱的生态系统：打印机、软件、材料和专业支持。对于诊所而言，整合 3D 设计和制造流程，可以实现当天完成简单或紧急的治疗。
诊所内部3D打印并非旨在取代技工室，而是为了建立一种集成化的实时协作模式。诊所可以进行扫描，即时发送数据，并与牙科技师合作开发数字化设计。之后，修复体可以在诊所内部的监督下进行制作；如果病例需要其他服务，也可以反向操作。这种协作模式需要一个兼容的技术环境，因此，我们专注于基于云端的人工智能软件、生物相容性树脂、打印机以及标准化的后处理流程。
这种集成使得假肢师设计的作品能够直接传输到本地生产，同时保持预期的精度，并简化了传统上可能需要数天才能完成的流程。此外，为了降低复杂性，SprintRay 将部分研发工作集中在利用人工智能实现任务自动化上，因此用户无需成为 3D 设计或编程专家。系统会自动进行专业扫描，并自动调整支撑结构或打印所需的其他参数。
封闭式后处理流程完善了整个工作流程，并最大限度地减少了树脂的处理。该公司表示，关键在于通过自动化和人工智能消除技术复杂性，使牙医和助理无需成为设计工程师或编程专家。SprintRay专门为牙科领域开发解决方案，持续投资于研发和材料科学，并通过培训和支持促进其技术的集成。
这种理念在西班牙等市场尤为重要，因为这些市场的诊所和实验室拥有高水平的专业技术，并且越来越愿意采用新的数字化工作流程。欧洲是该公司实现国际增长的战略市场之一。下一个飞跃将由多种技术的融合驱动：实验室将强化其作为数字化服务和设计中心的角色，并与能够在当地处理紧急或高周转率工作的诊所相连。
此外，人工智能自身的发展也将加速图像设计和分割，从而减少参与双方之间的瓶颈。第三个要素是材料的进步，新型生物相容性树脂的出现将致力于扩大最终修复体的生产，使其美学和机械性能越来越接近天然牙齿。最终，牙科领域将出现这样一种局面：某些治疗可以在一次就诊中完成从扫描到最终修复的整个过程。
3D打印技术在医疗保健领域持续展现其多功能性。一方面，利用天然橡胶的研究使我们能够设想出更具可持续性、可定制化且供应链更稳定的手套。另一方面，牙科数字化将修复体的制造环节更贴近诊所，从而缩短了交付周期，提升了患者体验。这两条路径都指向同一个目标：充分利用增材制造的优势，打造更符合各种需求的产品，同时减少对环境的影响，并增强本地自主性。
