積層出美好的未來,3D 列印醫材技術飛升

積層出美好的未來,3D 列印醫材技術飛升

採用層層堆疊的加法方式製作的新式技法「積層製造技術」、又稱 3D 列印,近年一躍成為當紅炸子雞。隨著 3D 列印技術飛升,連帶使 3D 列印醫材技術突飛猛進,以往維持觀望態度的台灣相關產業,紛紛站上起跑線,準備向前衝。

根據權威調研機構 IDC 報告指出,2016 年全球 3D 列印市場達 159 億美元,約新台幣 4,977 億元,並以年複合成長率 24.1% 增加,預估 2020 年將達到 354 億美元,約新台幣 1.11 兆元。如此龐大的產值,顯見 3D 列印市場已漸趨蓬勃。

依據 Transparency Market Research 分析指出,3D 列印用於醫療應用的市場產值,2013 年全球約為新台幣 106 億元,成長率約 15.4% ,比 3D 列印市場的成長率 13.5% 還大;Industry ARC 甚至認為年度成長率達 18.3%。Transparency Market Research 預估 2019 年全球市場達新台幣 289.7 億元;而 Medical Market Research 更樂觀的預估,有機會在 2020 年時達到新台幣 750 億元的規模。

椎間盤醫材研發  工研院技術領先

針對積層製造技術,工研院成為眾多企業的後盾,提供卓越領先的技術,帶領產業齊步邁向 3D 列印市場,無論從技術、設備、人才養成及系統整合上,皆能助企業一臂之力。南部雷射光谷育成暨試量產工場啟動後,有多家企業進駐,透過國內首座試量產工場的建立,在南台灣建立雷射應用產業聚落。

工研院提供多項可移轉技術及先期授權技術及專利,降低企業進入 3D 列印市場的門檻。多所學校及業界先進若想將人才導入市場,工研院也可培訓人才、技術交流,甚至也提供產品試製,針對業界初期無法投入這麼多設備、缺乏人才,但想跨足 3D 列印領域,工研院可以協助小型試量產。

3D 列印在產業界獲得重視,工研院日前也舉辦智能雷射、積層製造成果發表暨研討會,展現最新技術能量,當中各式 3D 列印醫材成為展場上一大亮點。

工研院雷射與積層製造科技中心副理林得耀提醒,「3D 列印仍是一個工具,它不是取代現有的加工。」從製造觀點來看,3D 列印的表面處理很難做到絕對光滑,但只要在結合面達到需求,即可充分提供廠商客製化使用。甚至,未來醫材使用到的仿生結構,也提供 3D 列印絕佳的切入點。

林得耀強調:「3D 列印應用在醫材上,便於設計與模擬更是一大優勢。」金屬 3D 列印目前已成功應用於包括顱顏修補、牙床或牙根設計及骨釘、關節等醫材上,「由於可輕易設計內部鏤空結構,比起傳統 CNC 加工,3D 列印可做到形貌完全一樣,但重量可能不到傳統加工法的一半。」

工研院亦結合院內生醫領域的數位設計與 3D 列印技術,研發出能服貼人體骨頭外型的新式脊椎固定板,除了增加舒適度、減輕異物感,強度也獲得提升。

椎間盤支架 (cage)目前在台灣的使用量約 3 萬 5 千顆,國際上也一直是脊椎醫材銷售的主流產品。工研院生醫與醫材研究所工程師蔡佩宜指出,工研院應用 3D 列印的椎間盤支架採用生醫級材料,從結構設計、細胞驗證開始,現在更已經過一連串的動物試驗,不久後將持續進行臨床試驗,盼能早日完成到實際醫材應用的最後一哩路。

最蓬勃產業  台灣企業蓄勢待發

通業技研董事長紀崇楠指出,以往全球 3D 列印市場以汽車生產領域為主,航太國防零組件次之,而應用於醫學領域中的牙材,於近幾年來亦有相當的成長。雖自 2014 年才開始萌芽,但近兩年來無論獲利、市場規模,都有飛升跡象,且 3D 列印龍頭廠商像是 EOS、SLM Solutions、Arcam 等大公司,也逐漸關注及聚焦於醫療領域。

身為最早投入 3D 列印市場之一的台灣企業,紀崇楠分析產業結構,其中 3D 列印應用於醫療技術面可分為:光聚合,含數位光處理、立體光科技術、二光子聚合等,通常適用於高分子類像是塑膠類材質的技術,產品多為護具、手術導板及器具等塑膠製品。

紀崇楠特別指出,將來 3D 列印醫療市場的材料除金屬外,質地堅硬、耐熱的陶瓷也會是重要的發展趨勢。台灣企業欲在 3D 列印醫材市場上佔得先機,可以發揮的方向很多,不怕沒舞台,「唯一要擔心的則是涉獵的東西越來越多,人才與硬體技術的開創,將會耗費多少成本?」

3D 列印醫材  改變醫師手術習慣

紀崇楠分析,世界各國都在尋找產業下一個藍海之際,紛紛嗅出 3D 列印於醫療應用上的無限可能性。根據 SmartTech Market Publishing 提供的數字,醫療用 3D 列印材料產值,2014 年為新台幣 16.5 億元,預估到 2019 年會達 1,138.5 億,是相當驚人的成長,而市場規模主要來自植入物。針對市場規模分析,目前以美國的需求量最高,14 年已達 36.7%,歐洲次之,預估未來會取代北美成為第一大市場。而亞洲實力不容小覷,根據 Industry arc 分析,5 年內將顯示最高年複合成長率達 37%。

逐漸蔚為全球趨勢的 3D 列印於醫療應用,主要領域目前以用於牙科、骨科及顱顏科的醫療植體的市場為大宗。紀崇楠指出,其中以牙科最成熟,需求也最大,畢竟牙齒數量多,不像器官一人只有一個,且工件最小,最適合 3D 列印。零件小、生產度速快,相對毛利高;而用於骨科、脊椎修復等市場也很可觀,未來將開發更多新的應用。

另外,手術導板也是 3D 列印生醫發展上正夯的議題。他表示,手術導板能縮短病患麻醉時間及手術時間,加上導板可以事先規劃,不用像以往醫師進手術房才思索怎麼做,風險較大,如今有手術導板可讓手術團隊預習,手術動作及流程都確認過,降低手術風險低。紀崇楠笑說:「運用手術導板協助醫師,該切的地方切、該鑽的地方鑽,減少手術誤差,加快手術速度。很多醫師未與 3D 列印的手術導板搭配前,沒享受過它的好處,用過後都會『上癮』,反而希望每場手術都有 3D 列印的手術導板協助。」

值得一提的是,3D 列印於生物工程醫療應用上,有無限想像空間。生物列印雖未有商業行為,但其實已逐漸朝協助製藥發展。紀崇楠說:「以前製藥從實驗室到動物實驗、人體實驗要經過漫漫長路、耗費巨資,如今運用生物列印、細胞列印,能印出人體組織、直接用藥,一有毒性馬上修改配方。」並用汽車工業來說明,以前可能等製作一部車、去撞車測試再改進,3D 列印技術純熟後,直接運用科技縮短實驗。

客製化醫材提高醫療品質

中國醫學大學附設醫院博士謝明佑分享經驗,從針對牙科及矯正器械產品、整形正顎輔助器械產品及服務,到數位手術規劃服務、手術導板設計及列印,並逐步進行技術移轉,將醫療資源做有效分享。

謝明佑指出,以口腔顎面外科常見的外傷為例,透過 3D 列印技術,客製化醫療模型、手術導版,甚至連獨特的手術模具及術後整形及輔具,都能一貫化作業,不僅能增加手術成功率,根據統計,透過 3D 列印技術,能縮短將近 30% 的手術時間,減少病患麻醉時間、降低風險,更能提高醫療品質。

謝明佑表示,「針對 3D 列印應用於臨床, 3D 列印醫療研發中心對應不同科別上,已有不同的 SOP。醫師針對病患需求下達指令,7 個工作天就能列印出所需之模具、手術導板或是術後輔具等,為病人客製化專屬醫材。」從最早的醫學模型,到手術導板、器械設計等,中心技術逐漸純熟。

為了提升台灣整體醫療品質,並將醫療服務推向亞太 3D 客製醫療服務,中國醫藥大學 3D 列印醫療研發中心已然能夠帶領業界走出新方向。

3D 列印導入牙科  解決缺工窘境

虎尾科技大學動力機械系教授江卓培表示,過去傳統牙模取得不方便,牙技師等先調膠,取得病人口腔內牙模做石膏模再翻模,每翻新一次模就可能有誤差。但透過 3D 列印技術則免去層層關卡,可直接掃描病人口腔內牙模後直接製作牙模,製作出的牙模還能進行密合度測試,務求精準,甚至連牙槽骨結構、神經走向等皆能一併考量,增加手術成功率。

3D 列印牙材多採用光固化樹脂材料,近年更發展出更貼近原生牙齒、具生物相容性的氧化鋯牙材。以往 CAD/CAM 製作氧化鋯牙材成本昂貴,加上製作贋復牙材時需要支撐,每個牙材外觀就會有支撐點,烤後剝除時容易從此處碎裂,這也就是江卓培認為 3D 列印未來可取代 CAD/CAM 的主因,因 3D 列印可以克服這個問題,相對更有市場競爭力;江卓培也說,將 3D 列印導入牙科,以解決牙技師不足的窘境,讓台灣逐漸走向數位牙科 4.0 的新時代。

依據工研院產業經濟與趨勢研究中心 IEK 統計,金屬 3D 列印產業在醫材及模具應用持續成長,國際大廠近 3 年的成長都超過 35%;工研院在 3D 列印骨丁及椎間融合器等植入式醫材,經動物實驗,在 ALP 活性、骨引導、骨增生表現均明顯優於傳統製作產品,將來配合法規的認證即可導入骨材和醫材,其應用市場潛力可期。

文章及圖片來源:TechNews

想要知道更多3D列印相關資訊?
快來看看3D列印中心服務內容吧!http://ur3d.url.com.tw/press/?page_id=518
或者加入Ur3D列印中心粉絲團:https://www.facebook.com/ur3D.url

Comments are closed.

Post Navigation

3D完整服務

合作與優惠

3d列印
3d列印
3d列印
4628

地址:新北市板橋區文化路二段331號5樓 電話:02-8252-5671

智邦生活館3D列印中心 版權所有 © 2014 UR3D