4 maneiras que a impressão 3D está transformando a indústria médica

A indústria médica é um dos setores de crescimento mais rápido na manufatura aditiva e é usada para uma variedade de aplicações, desde implantes específicos para pacientes até protótipos funcionais realistas e ferramentas médicas avançadas. E com mais de 97 por cento dos profissionais de AM médicos confiantes de que o uso de manufatura aditiva continuará a aumentar (Pesquisa Médica AM / 3DP da SME 2017), a tecnologia possui um enorme potencial em áreas como bioimpressão e outras aplicações médicas.

Como parte de nossa série que explora o impacto da manufatura aditiva em vários setores, hoje estamos dando uma olhada nas aplicações atuais da impressão 3D no setor médico e como a tecnologia deve evoluir.

Como a indústria médica está usando a impressão 3D?

Personalização

A demanda por maneiras mais rápidas e econômicas de produzir produtos personalizados produtos é um dos principais fatores por trás da aceitação da impressão 3D no setor médico. Graças à maior liberdade de design e à capacidade de produzir peças e componentes altamente complexos, a manufatura aditiva oferece uma solução ideal para as necessidades da indústria médica e, portanto, está mudando a forma como os dispositivos médicos são feitos.

Em primeiro lugar, a manufatura aditiva simplifica o processo de projeto e fabricação de dispositivos personalizados. Como cada paciente é diferente, os dispositivos médicos, como próteses e implantes, devem ser customizados para atender às necessidades do paciente em questão.

Tradicionalmente, a fabricação de dispositivos médicos complexos tem sido um processo demorado e caro, exigindo ferramentas caras. No entanto, com os avanços na fabricação de aditivos, agora é muito mais econômico produzir dispositivos médicos complexos, já que a tecnologia não requer ferramentas. Além disso, a liberdade de design proporcionada pela tecnologia AM significa que agora é possível produzir dispositivos complexos que antes eram impossíveis usando os métodos de fabricação tradicionais.

Maior velocidade de lançamento no mercado

Outro benefício da manufatura aditiva é a velocidade com que é possível projetar e produzir peças. Se um dispositivo impresso em 3D exigir qualquer iteração de design, isso pode ser feito em questão de horas, resultando em uma redução significativa do tempo de colocação no mercado de novos dispositivos médicos.

Em termos de material, os sistemas de impressão 3D usados ​​para aplicações médicas também podem suportar uma variedade de materiais biocompatíveis, que podem resistir à esterilização por radiação gama e óxido de etileno. Esses materiais são particularmente adequados para aplicações onde a compatibilidade com o tecido humano é uma necessidade, como implantes dentários. A impressão multimaterial também é uma possibilidade emergente e este método pode ser usado para criar modelos humanos realistas com diferentes materiais representando órgãos, ossos e tecidos moles.

4 casos de uso para impressão 3D médica

1 Pesquisa e desenvolvimento médico

Protótipos impressos em 3D podem contribuir muito para a pesquisa médica, fornecendo modelos e protótipos anatômicos realistas. E como a impressão 3D acelera o ciclo de design do produto, os engenheiros biomédicos agora podem criar modelos e protótipos com muito mais rapidez. Por exemplo, modelos impressos em 3D de tumores cancerígenos foram criados para ajudar os profissionais médicos a entender melhor como os tumores se desenvolvem e se espalham, bem como para testes de drogas contra o câncer. A usinagem ou moldagem por injeção de tais tipos de protótipos seria impraticável, uma vez que essas tecnologias não podem oferecer as mesmas iterações rápidas, iterações e complexidade de design que a manufatura aditiva.

2. Teste e planejamento pré-clínico

Os modelos impressos em 3D também permitem que os médicos visualizem a anatomia do paciente e avaliem patologias complexas diretamente, superando os desafios das imagens digitais que carecem de realismo tridimensional. E, graças aos avanços na impressão 3D de vários materiais, modelos fabricados aditivamente feitos de diferentes materiais podem ser criados para replicar características de tecidos e ossos humanos. Este método pode ajudar os cirurgiões a planejar uma operação com antecedência e melhorar a precisão cirúrgica e os resultados pós-operatórios.

3. Dispositivos médicos



Com a expectativa de que o mercado global de dispositivos médicos impressos em 3D chegue a mais de US $ 1 bilhão em 2026 (Future Market Insights), a manufatura aditiva oferece um valor significativo para a produção de produtos médicos personalizados. De implantes de formato complexo, próteses personalizadas e aparelhos auditivos a ferramentas adequadas para o uso específico, a manufatura aditiva permite a produção de dispositivos únicos que seriam impraticáveis ​​de fabricar usando a manufatura tradicional.

Implantes impressos em 3D

Hoje, um dos segmentos de crescimento mais rápido na fabricação de aditivos médicos são os implantes impressos em 3D. Os avanços na AM permitiram a produção de implantes feitos para combinar com a anatomia do paciente. Além disso, com materiais biocompatíveis, como ligas de titânio e cobalto-cromo, os implantes ortopédicos e cranianos impressos em 3D podem ser fabricados com a rugosidade de superfície correta, resultando em taxas de rejeição reduzidas. A possibilidade de criar designs topologicamente otimizados também significa que um implante pode ser projetado com geometria orgânica complexa e peso reduzido.

Próteses

A impressão 3D também está causando um grande impacto na produção de próteses acessíveis, mas altamente precisas. Usando métodos de fabricação tradicionais, pode levar semanas para criar um dispositivo que corresponda aos requisitos do paciente. Hoje, isso não é mais o caso, pois a fabricação aditiva de próteses consome muito menos tempo e, em muitos casos, pode ser produzida por uma fração do custo das próteses fabricadas tradicionalmente. A impressão 3D tem sido usada para produzir de tudo, desde próteses de mãos, pernas e suspensórios até complexas próteses faciais e cranianas.

Aparelhos auditivos

A indústria de aparelhos auditivos é outro setor que se transformou com o advento da impressão 3D, com mais de 90% de todos os aparelhos auditivos criados com a tecnologia AM, principalmente a Estereolitografia (SLA). A SLA oferece a produção rápida de formas orgânicas e também um alto nível de precisão, ideal para customização.

Dental

De acordo com um relatório recente da SmartTech Publishing, o mercado odontológico chegará a US $ 9,5 bilhões em 2027. Hoje, os laboratórios odontológicos podem fabricar aditivamente pontes, alinhadores, coroas, aparelhos ortodônticos e modelos de gesso, que podem ser personalizados para se adequar à patente.

Instrumentos médicos

A manufatura aditiva também pode ser usada no setor médico para fabricar ferramentas auxiliares, como gabaritos e acessórios. Os instrumentos médicos impressos em 3D podem ser entregues rapidamente e sob demanda, permitindo um atendimento avançado ao paciente.

4. Marketing médico e educação

O uso da manufatura aditiva no setor médico não se limita ao planejamento da operação e à manufatura. O marketing médico se beneficia dos modelos impressos em 3D, que podem ser usados ​​por provedores de serviços médicos para demonstrar como um novo dispositivo médico funciona. E como o AM é adequado para produção de baixo volume, os modelos impressos em 3D são uma escolha econômica para escolas médicas, onde os alunos podem experimentar um treinamento aprimorado e praticar o uso de réplicas anatômicas impressas em 3D.

Olhando para o futuro

O futuro da manufatura aditiva na indústria médica é brilhante, com a bioimpressão 3D de tecidos e órgãos funcionais recebendo muita atenção.

A tecnologia de bioprinting é usada atualmente para ajudar na pesquisa de drogas e pílulas, com casos de uso significativos em medicina regenerativa. Os pesquisadores da Harrisburg University, por exemplo, usam a impressão 3D para fazer enxertos de pele com contorno correspondente a partir de células humanas, e os cientistas da Universidade de Oxford desenvolveram um novo método para imprimir células 3D para formar tecidos vivos. Esses tecidos artificiais imitam a fisiologia das estruturas celulares naturais, que podem ser potencialmente usados ​​para criar modelos de tecido para testes clínicos. Embora o objetivo final de imprimir tecidos vivos transplantáveis ​​ainda seja um desafio, a tecnologia tem um enorme potencial para a saúde.

Muitas pesquisas também estão sendo conduzidas em impressão 3D e entrega de medicamentos de liberação controlada. Com a tecnologia de impressão 3D, vários medicamentos podem ser impressos em um único comprimido e, em seguida, liberados em tempo preciso, eliminando a necessidade de os pacientes tomarem vários medicamentos. Os pesquisadores do MIT já fizeram avanços notáveis ​​nessa área, tendo desenvolvido um novo método de manufatura aditiva para fazer medicamentos e vacinas, que podem liberar múltiplas doses de um medicamento em um período de tempo controlado.

Desafios futuros

Apesar desses avanços notáveis, a manufatura aditiva na indústria médica ainda enfrenta certos desafios. Os regulamentos para dispositivos médicos impressos em 3D são um desses desafios, sendo os fabricantes de dispositivos médicos obrigados a cumprir requisitos estritos.

No entanto, a manufatura aditiva tem raízes profundas na indústria médica e, conforme a tecnologia amadurece e o conhecimento se expande, ela acabará por trazer custos mais baixos e aplicações mais avançadas, como impressão 3D de órgãos e tecidos.

Este é o segundo da nossa série Indústria e AM - por que não verificar nosso último artigo sobre como é AM impactando a indústria da construção ?