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2016年7月10日下午,全球首例3D打印钛合金义喙--救治世界濒危野生动物丹顶鹤的公益手术,在广州立德动物医院内顺利进行。短短30分钟的手术,背后却是三组团队一个多月来的共同努力。
图1(丹顶鹤成功安装3D打印钛合金义喙)
6月上旬的一天,立德动物医院迎来一位不速之客——国家一级野生保护动物丹顶鹤。三周前它因在动物园里“打架”,导致上喙几乎完全断裂,断端感染严重使得上喙彻底坏死。因上喙缺失,丹顶鹤无法自主进食,危及生命。医院护士每天都要花上两三个小时喂食上百条丹顶鹤(立立)最爱吃的泥鳅来维持它的生命。
图 2 (丹顶鹤受伤的上喙)
丹顶鹤是世界濒危野生动物,也是国家一级保护动物,中国境内仅剩1000多只。丹顶鹤的寿命正常可以达到50-60年,而”立立”只有6岁。
广州立德动物医院吴院长、广州市阳铭新材料科技有限公司总经理陈梓煜博士、华南理工大学增材制造实验室的宋长辉博士,一拍即合决定,为它安装一个3D打印的义喙,决定把人类的科技成果运用到救助丹顶鹤上。一场有着重大意义的救助活动开始了。
由于在全球, 从来没有为丹顶鹤3D打印制作义喙的相关先例,又因丹顶鹤的喙部,整体形状细长,内部为中空结构,上喙断裂面凹凸不平,可用于固定打钉的位置过少,组织神经器官多而且情况复杂等,导致义喙的制作难度很大。面对困难,年轻的勇者并未胆怯,他们进行深入沟通研究,方案很快就确定下来:为抢夺时间,取得精准数据,节省成本,先用FDM技术3D打印塑料模具进行试装,待形状确定后,再用钛合金作为义喙材料,用激光烧结设备3D打印义喙。
受伤的丹顶鹤还有50多年的寿命,塑料材料因其特性,打印义喙无法伴其终生;选用钛合金材料打印义喙,其重量轻、硬度高以及抗腐蚀能力强,是最为合适的材料,但没有准确的数据,直接进行钛合金3D打印,不可能一次就成功,若反复多次,时间与成本,都消耗不起,所以选择FDM与金属烧结相结合。
图 3 (阳铭陈博正在测量丹顶鹤喙部三维数据) 图 4 (陈博与华工技术人员商讨模型制作方案) 图 5 (测量数据后画出的义喙模具图纸) 图 6 (阳铭FDM打印的七个丹顶鹤的义喙模型 |
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