研究人员用轻量级热塑性复合材料3D打印假腿

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近日，来自荷兰萨克逊应用科学大学（Dutch Saxion University of Applied Sciences）的研究人员成功地用热塑性复合材料3D打印出假腿。据天工社了解，这是3D Comp研究项目的成果之一，该项目由这所大学和几家当地专业中心联合成立，其中包括 Rehabilitation Centre 't Roessingh。

这是一个巨大的突破，无疑会降低假腿制造的成本。每年大约有2500人的下肢被部分截肢，截肢后他们会立即要求一个定制的修复解决方案来开始康复训练。目前，这些假腿通常是手工制成的，使用的材料为热固性复合材料，匹配过程耗时而费劲。由于假腿每天要承载截肢者的身体重量，它们还需要配备一个手工制作的腿部插接器，而这进一步增加了假腿的重量和成本。

3D打印假腿的出现既降低了制造成本，也加快了制造速度，3D扫描也使得假腿更加“合身”而舒适。“制造假腿的第一步是测量残端，这个过程中会用到一台3D扫描仪和一个传感器袜子。这只袜子被用来确定肌腱、骨骼等关键部位的位置。”研究人员解释说。

但真正的创新在于3D打印。热塑性复合材料（普遍用于航空航天和汽车行业）很少被用在3D打印上，可是萨克逊团队发现这种材料的性能足够好，能够取代传统的热固性塑料材料。它们很轻，能抵抗外部影响，且牢固得足以支撑穿戴者的体重。最重要的是，通过3D打印，它们使得制造过程自动化，这去除了大量的间接成本。

既然有这么多优点，为什么这些热塑性复合材料没被更经常地使用呢？根本上还是因为对于医疗行业而言它们过于昂贵，出于成本考虑，它们不会被作为制造假肢的首选材料。因此，一直以来塑料加工公司忽略了这些热塑性复合材料用于医疗产品的可能性。“目前，对于这种材料、必要的工艺和相关成本，大多数公司仍然没有多少了解，但对这种材料的兴趣正在增长。在其他行业和医疗领域的应用中，纤维增强提供了一个突破性机会。”研究人员说，“企业往往能认识到热塑性复合材料的高品质性能所带来的优势，如在重量轻的同时能保证高刚度和高强度、设计上的自由和功能集成的可能性。”

如果能降低这些热塑性复合材料的制造成本，那么它们将成为制造3D打印假腿的一种很好材料。使用充满长玻璃纤维或碳纤维的材料的萨克逊定制化3D打印技术也大大加快了3D打印假腿的进程。

这只是3D Comp项目的研究成果之一，也表明可硬化材料能被局部应用到广泛的3D打印部件中。“这是降低轻量级复合技术的成本的重要一步。产品的硬化导致对材料的需求更小，而这甚至可以缩短时间周期、降低能源消耗。”他们总结道。