圖片來源：西門子

新冠病毒（COVID-19）的傳播，讓全球制造業(yè)供應(yīng)鏈和市場遭受了嚴(yán)重打擊。隨著全球范圍內(nèi)需要住院治療的患者數(shù)量急劇增加，各國醫(yī)療系統(tǒng)都出現(xiàn)了不同程度的設(shè)備物資短缺，其中一些關(guān)鍵設(shè)備更是出現(xiàn)了嚴(yán)重短缺，比如呼吸機(jī)和個(gè)人防護(hù)設(shè)備（簡稱PPE，例如口罩和防護(hù)服）。對病毒測試盒以及其他診療設(shè)備的需求亦是居高不下。

各國關(guān)于醫(yī)療設(shè)備物資短缺的報(bào)道不絕于耳，政府強(qiáng)烈呼吁相關(guān)的企業(yè)和部門投身到醫(yī)療設(shè)備的大生產(chǎn)中，動員不僅局限于醫(yī)療制造服務(wù)業(yè)的主要供應(yīng)商，有的國家還號召社會全員齊動手，從專業(yè)工程師到高中生都要參與其中。

面對新冠病毒疫情大規(guī)模流行造成醫(yī)療物資嚴(yán)重短缺的現(xiàn)狀，增材制造（AM）領(lǐng)域已經(jīng)形成了一些應(yīng)對措施和合作計(jì)劃，以達(dá)到加速生產(chǎn)、扭轉(zhuǎn)局勢的目標(biāo)。

行動與倡議

各國政府組織和行業(yè)協(xié)會，都在呼吁制造業(yè)將更多資源投入到醫(yī)療設(shè)備和物資的生產(chǎn)中。

其中，歐盟行政部門委員會近期就與歐洲機(jī)床工業(yè)協(xié)會（CECIMO）和其他相關(guān)的制造技術(shù)協(xié)會達(dá)成一致，要求其成員協(xié)助生產(chǎn)疫情中急需的醫(yī)療設(shè)備和物資。同時(shí)，CECIMO也于四月上旬向所有增材制造相關(guān)企業(yè)發(fā)出了行動倡議，動員每個(gè)有能力的企業(yè)在力所能及的范圍內(nèi)為歐洲的醫(yī)院提供幫助。

英國政府已向具有快速原型機(jī)制造技術(shù)的企業(yè)發(fā)出倡議，要求他們?nèi)f(xié)助呼吸機(jī)的生產(chǎn)制造。據(jù)報(bào)道，英國一些航空航天業(yè)、汽車業(yè)的龍頭企業(yè)已經(jīng)組建了三個(gè)“生產(chǎn)小組”，開始生產(chǎn)呼吸機(jī)，以協(xié)助英國公立醫(yī)療系統(tǒng)（NHS）度過難關(guān)。來自路透社的報(bào)道稱，其中一個(gè)“生產(chǎn)小組”由美捷特集團(tuán)（MeggittPlc）領(lǐng)導(dǎo)，該集團(tuán)為民用或軍用航空航天領(lǐng)域提供氧氣供應(yīng)系統(tǒng)，其中主要的工程公司包括雷尼紹（Renishaw），GKN和ThalesSA。

美國國家增材制造創(chuàng)新研究所（AmericaMakes）是美國國家國防制造加工中心（NCDMM）旗下的機(jī)構(gòu)。四月中旬的報(bào)道稱，它正與美國食品藥品監(jiān)督管理局（FDA）展開合作，以保證增材制造企業(yè)能夠高效、安全地為美國的醫(yī)護(hù)人員提供相關(guān)的醫(yī)療產(chǎn)品和物資（FDA會持續(xù)公布抗擊和治療新冠病毒的關(guān)鍵物資生產(chǎn)指南）。

此外，還有消息顯示，AmericaMakes會通過在線倉儲系統(tǒng)，將各個(gè)AM企業(yè)的業(yè)務(wù)能力與特定的醫(yī)療物資供應(yīng)商聯(lián)系起來。該網(wǎng)站將記錄來自于增材制造企業(yè)和醫(yī)療物資供應(yīng)商的必要信息，并開通了設(shè)計(jì)上傳和線上審核服務(wù)，以確保產(chǎn)品設(shè)計(jì)是符合醫(yī)療標(biāo)準(zhǔn)的，另外還開通了設(shè)計(jì)下載途徑，各個(gè)企業(yè)可以自行下載這些設(shè)計(jì)資料，用以生產(chǎn)。

3月初，一家名為MobilityGoAdditive（MgA）的德國網(wǎng)絡(luò)公司，呼吁其成員積極響應(yīng)歐盟委員會提出的關(guān)于對抗新冠病毒的行動與倡議，從而建立更廣泛的工業(yè)制造聯(lián)盟，這家網(wǎng)絡(luò)公司一直專注于汽車行業(yè)增材制造的加速發(fā)展。在發(fā)出呼吁的兩天內(nèi)，該網(wǎng)站收到了來自各行各業(yè)的190多家公司的資料和業(yè)務(wù)支持，其中也包括汽車和運(yùn)動服領(lǐng)域的企業(yè)。

此外，MgA公司于3月24日舉辦了名為“MedicalgoAdditive”的虛擬小組會議，會議建立了“對抗流行病工作隊(duì)”，這次數(shù)字會議活動也向非成員開放。工作隊(duì)目前正在與醫(yī)療技術(shù)領(lǐng)域的相關(guān)供應(yīng)商取得聯(lián)系，以明確物資需求，另外還與更高級別的工作組織建立聯(lián)網(wǎng)，以協(xié)調(diào)滿足各方供需要求。

奧地利非營利性技術(shù)平臺“奧地利增材制造協(xié)會”，已經(jīng)建立了醫(yī)療物資供應(yīng)瓶頸與增材制造企業(yè)資源之間的聯(lián)絡(luò)點(diǎn)，提供了訪問當(dāng)?shù)卦霾闹圃炱髽I(yè)資源的路徑，以協(xié)調(diào)醫(yī)療物資的供需關(guān)系。

與此類似，西門子集團(tuán)已向所有需要醫(yī)療設(shè)備設(shè)計(jì)與制造服務(wù)的公司，免費(fèi)開放了AM網(wǎng)絡(luò)平臺，從而使醫(yī)療衛(wèi)生部門及其供應(yīng)商，可以在全球范圍內(nèi)聯(lián)系到相關(guān)的設(shè)計(jì)師和制造商，來獲取幫助。

分布式制造網(wǎng)絡(luò)公司3DHubs設(shè)立了“COVID-19制造基金”，為那些設(shè)計(jì)資金不足的工程師提供幫助，使他們能夠設(shè)計(jì)出更多更好的可以對抗病毒的醫(yī)療器械，并且進(jìn)一步協(xié)助他們完成設(shè)計(jì)成果轉(zhuǎn)化。這一舉措的目的在于，在全球范圍內(nèi)加速醫(yī)療設(shè)備關(guān)鍵零部件的生產(chǎn)制造。

全球知名的AM技術(shù)開發(fā)和制造商Formlabs公司，最近啟動了“COVID-19Formlabs網(wǎng)絡(luò)響應(yīng)平臺”，會根據(jù)生產(chǎn)需求聯(lián)系到相關(guān)的制造企業(yè)。該平臺于四月初在谷歌發(fā)布了收集表單，如果有企業(yè)愿意向醫(yī)療衛(wèi)生單位提供3D打印設(shè)備的使用時(shí)間，可以填寫這一表單發(fā)布信息。同樣，正在參與抗疫項(xiàng)目的組織也可以通過填寫表單來申請使用3D打印設(shè)備。建立這一網(wǎng)絡(luò)平臺的目的，就是將供求雙方聯(lián)系起來，從而讓面罩調(diào)節(jié)帶、呼吸面罩適配器和測試盒提取棉簽的生產(chǎn)更高效。

加大生產(chǎn)力度

大量的AM服務(wù)供應(yīng)商，已經(jīng)開始將自己的產(chǎn)能和設(shè)備貢獻(xiàn)給醫(yī)療衛(wèi)生相關(guān)部門。

Desktopmetal公司一直致力于小型復(fù)雜零部件的3D打印技術(shù)的開發(fā)和服務(wù)。該公司決定向醫(yī)療衛(wèi)生部門免費(fèi)提供BinderJet和/或FFF3D打印技術(shù)和服務(wù)，用以生產(chǎn)小于2x2x2cm的17-4不銹鋼零部件，這些零件將滿足醫(yī)療器械領(lǐng)域的迫切需求。該公司表示：“新冠病毒對全球醫(yī)療系統(tǒng)造成了巨大沖擊，現(xiàn)在各國的醫(yī)療物資供應(yīng)鏈都已經(jīng)疲憊不堪。我們要從自身的專業(yè)領(lǐng)域出發(fā)，盡最大努力去幫助他們?！?/p>

脫模和燒結(jié)技術(shù)的專業(yè)企業(yè)DSH科技公司，將為參與抗疫項(xiàng)目的金屬增材制造公司免費(fèi)提供脫模和燒結(jié)服務(wù)。在這一舉措下，所有運(yùn)送到DSH公司的3D打印醫(yī)療器械零件，將得到優(yōu)先免費(fèi)處理。該公司表示，他們還將為相關(guān)零部件的設(shè)計(jì)和制造提供免費(fèi)的技術(shù)指導(dǎo)。

現(xiàn)在，聚合物零件當(dāng)然是增材制造中應(yīng)用最廣的，盡管這一領(lǐng)域已經(jīng)超出了我們作為一本聚焦金屬增材制造雜志的取材范圍，但這一技術(shù)的巨大成功和影響力，已經(jīng)充分顯示了增材制造在交貨速度和技術(shù)能力方面的優(yōu)勢，特別是在傳統(tǒng)制造業(yè)供應(yīng)鏈出現(xiàn)危機(jī)時(shí)，這一技術(shù)讓局勢有了新的轉(zhuǎn)機(jī)。

疫情下，防護(hù)面罩是最緊俏的醫(yī)療物資，它可以防止醫(yī)護(hù)工作人員接觸到患者唾液或其他體液。目前，需要利用增材制造技術(shù)生產(chǎn)的最多的產(chǎn)品是防護(hù)面罩上的塑料頭帶。這些產(chǎn)品幾乎不需要驗(yàn)證就可以在醫(yī)院使用，并且可以按需生產(chǎn)并快速交付到需求方，如果醫(yī)院有放置3D打印機(jī)的場地，生產(chǎn)甚至可以在醫(yī)院現(xiàn)場完成。就像美國新奧爾良醫(yī)院所做的一樣，他們現(xiàn)在自己打印所需的產(chǎn)品，并當(dāng)場驗(yàn)證它的效果。

在疫情持續(xù)白熱化的意大利，一家名為Isinnova的增材制造初創(chuàng)公司，利用聚合物3D打印技術(shù)制造了文丘里呼吸機(jī)通氣閥1的替代品，據(jù)說已經(jīng)挽救了意大利布雷西亞市Chiari醫(yī)院的10名新冠患者的生命。由于無法獲得原通氣閥的設(shè)計(jì)圖紙，并且原制造商也無法及時(shí)供貨，Isinnova公司對通過逆向工程成功設(shè)計(jì)出替代產(chǎn)品，接著在醫(yī)院現(xiàn)場利用FFF（FusedFilamentFabrication熔絲制造）3D打印機(jī)，采用醫(yī)用級尼龍絲生產(chǎn)了該通氣閥。

Protolabs公司也承擔(dān)了艱巨的通氣閥和其他呼吸機(jī)零件的供貨任務(wù)，他們承諾提供100,000個(gè)呼吸機(jī)零件，公司核心團(tuán)隊(duì)客戶經(jīng)理SianCaliburn表示：“會盡最大努力支持呼吸機(jī)原型機(jī)的開發(fā)，打印出盡可能多的零件”。該公司負(fù)責(zé)人表示，現(xiàn)在他們有25臺3D打印機(jī)在運(yùn)作，提供免費(fèi)服務(wù)，到目前為止已經(jīng)生產(chǎn)出了100多個(gè)通氣閥，供緊急狀態(tài)下使用。

而在西班牙，首款3D打印的呼吸器已經(jīng)得到了醫(yī)療專家的認(rèn)可，它可以在短時(shí)間內(nèi)幫助患者呼吸。該呼吸器是由ConsorcidelaZonaFranca（CZFB）、HP、Leitat、SEAT、ConsorciSanitarideTerrassa（CST）公司與薩瓦德爾市的ParcTaulí醫(yī)院聯(lián)合開發(fā)的，工業(yè)化量產(chǎn)后的產(chǎn)量預(yù)計(jì)為每天50至100臺。

惠普公司也3D打印了呼吸機(jī)通風(fēng)閥和醫(yī)院級口罩，目前這些產(chǎn)品還在測試和驗(yàn)證中。該公司還向醫(yī)院交付了1,000個(gè)不需要驗(yàn)證的零件（例如面罩頭帶），并且還對外公開了零件的STL文件。

為了應(yīng)對呼吸機(jī)嚴(yán)重短缺的現(xiàn)狀，急需開發(fā)呼吸機(jī)分離器，分離器的作用是讓多名患者共用一臺呼吸機(jī)。Leitat與CZFB公司聯(lián)合開發(fā)了呼吸機(jī)分離器和上文提到的呼吸機(jī)。目前，他們已經(jīng)首批3D打印了200個(gè)分離器，并有望在接下來再生產(chǎn)1,000個(gè)。美國的非營利機(jī)構(gòu)PrismaHealth也開發(fā)了一款3D打印的分離器裝置，這款名為PrismaHealthVESper的分離器，是一種三向連接器，可允許4名患者同時(shí)使用一臺呼吸機(jī)。該裝置已經(jīng)獲得FDA批準(zhǔn)。

3DSystems公司正在探索用3D打印技術(shù)生產(chǎn)呼吸機(jī)的零部件，目前正在籌備與醫(yī)療器械制造商合作進(jìn)行相關(guān)的可行性測試。他們還在探索用3D打印技術(shù)生產(chǎn)外科用個(gè)人防護(hù)口罩，現(xiàn)在還在等待臨床評估和反饋。

結(jié)語

本文意在概述增材制造（AM）領(lǐng)域針對全球疫情所提出的一些措施和倡議，這里不局限于金屬增材制造，還包括已經(jīng)比較成熟的聚合物增材制造技術(shù)，這些技術(shù)的快速發(fā)展，也從側(cè)面說明了這一技術(shù)是有著巨大潛能和活力的制造新理念。

本文并不能將增材制造界人士所作的一切針對新冠病毒疫情的努力囊括其中，因?yàn)樵谖C(jī)中那些超越想象的智慧實(shí)在是不勝枚舉。同時(shí)，我們也希望大家注意，增材制造的作用絕不僅限于醫(yī)療器械零部件的生產(chǎn)本身，還包括了原型機(jī)、試驗(yàn)臺和模具的快速成型。我們相信，在全球人民的共同努力下，脫下口罩的那一天并不會太遠(yuǎn)。加油！每一位為健康而戰(zhàn)的人們！