FDM和拓扑优化可简化3D打印矫形器的数字工作流程

众所周知，全球许多患者对自定义矫形器具有反感的市场需求。作为自定义矫形器的网络物理设计和3D打印机的代表，CYBER团队的愿景是利用3D打印机和工业4.0制作出有更佳的踝足矫形器（AFO），更加具体地说是为了解决问题退伍军人的矫形器市场需求。据理解，CYBER团队取得了由坐落于俄亥俄州扬斯敦的3D打印机的国家加速器AmericaMakes的资助，其于2016年由Stratasys、密歇根大学和Altair工程公司重新组建。

目前，用作设计和生产自定义矫形器的现有方法对于患者和提供者来说都是耗时的，并且是不精确的。通过用3D打印机代替传统方法，除了改良矫形器的功能之外，我们还有有可能在O＆P领域减少大规模自定义和技术的整体使用。而近日，美国发布了一份关于CYBER团队近期成果的顺利故事。

CYBER团队期望将基于云的设计与Stratasys的FDM技术相结合，以应付矫正设计方法中的3D打印机耐久性、材料强度、系统集成和吞吐量方面的挑战，并最后修改患者护理，从而延长矫形门诊的采访时间。该项目合乎ASTM国际材料吸管工艺类别，总预算为200万美元，分成公共和私人资金，其他合作伙伴还包括BeckerOrthopedic、StandardCyborg和VAAnnArborHealthcareCenter；能源部、国家科学基金会和国防部是公众参与者。根据AmericaMakes的众说纷纭，这项工作的目标是创立一个网络-物理融合沉积建模（FDM）生产系统，以便大规模生产个性化矫形器。

最终目标是获取“一日采访”，以便患者在评估的当天取得他们的自定义矫形器。为了构建吞吐量和性能拒绝，必须在AM设计方面获得变革，获取专门的材料、系统改良以及打印机多种材料的方法，以获取高质量的矫形器。

通过研发基于优化软件包AltairOptiStruct的3D打印机专用功能，CYBER团队期望修改3D设计数字工作流程。OptiStruct使这一目标沦为有可能，因为它可以数字化检验性能并分解独有的填满模式。

Stratasys的工作是利用其FDM技术-尤其是其Fortus400mc3D打印机，并在材料产品和产量方面作出根本性改良。早在2016年，Mˊs矫形中心和假肢中心的临床/技术总监JeffWensman评论道：“根据患者的展现出，可以打印机有所不同数量或类型的材料以获取登录的硬度以及容许的灵活性区域。

这项令人兴奋的技术修筑了一个全新的工具箱，临床医生可以用于它来强化患者的化疗效果。”提升AFO性能的方法是基于流形优化，其根据所需的读取条件，用于自适应稠密填满模式来均衡减少的沉积速率和有效地的工具路径移动与材料的产于。融合生产技术和AM数字设计研发生产自定义的AFO，可以用于3D打印机来均衡AFO的性能、吞吐量和重量。由于研发了特定于3D打印机的功能，CYBER团队最后顺利地创立了数字3D设计工作流程。

团队成员需要用于StratasysFDM技术改良材料和产量，同时创建一个直观的O＆P行业特定设计，专心于生产自定义的AFO。AmericaMakes写到，通过研发“3D打印机设计”方法，解决问题并展出了不经济的吞吐量和低材料成本，多种材料沉积以及缺少临床界面的挑战，并构建了“一天采访”。

它获取了力量、重量和吞吐量的均衡。该团队顺利已完成了技术目标，并证明AM可以对医疗保健行业产生极大影响，特别是在自定义医疗辅助设备领域。

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