ชิ้นส่วนทางการแพทย์ โดยเฉพาะที่ใช้ในร่างกายของคนเรา ถือว่าเป็นการผลิตที่มีความซับซ้อนและยุ่งยากอย่างหนึ่งในระบบการผลิตในปัจจุบัน เนื่องจากต้องอาศัยความรู้และเทคโนโลยีการผลิตรวมถึงวัสดุในระดับสูง ส่งผลให้ต้นทุนสูงมาก โดยส่วนใหญ่แล้ว การออกแบบชิ้นส่วนที่จะปลูกฝัง (Implant) ในร่างกายคนนั้น จำเป็นต้องมีการทำ CT-Scan เพื่อให้ได้ข้อมูลแบบจำลอง 3 มิติก่อน จากนั้นแพทย์จะนำข้อมูลดังกล่าวไปออกแบบให้เหมาะสมอีกที ดังนั้นชิ้นส่วนที่ผลิตออกมาจึงไม่มีชิ้นใดที่ซ้ำแบบกันเลย ตัวอย่างที่เข้าใจง่ายที่สุดในปี 2020 คือชุดหน้ากากอนามัยของ Bellus ที่มีขนาดเฉพาะบุคคล ดังนั้นเทคโนโลยี 3D Printing ซึ่งมีจุดเด่นในการผลิตแบบเฉพาะบุคคลโดยที่ต้นทุนไม่สูงขึ้น จึงเข้ามามีบทบาทสำคัญอย่างมากในแวดวงการแพทย์ปัจจุบัน ไม่เพียงแต่การสร้างงานต้นแบบเท่านั้น แต่รวมไปถึงชิ้นส่วนที่ใช้งานจริงด้วย
Metal 3D Printing ทางการแพทย์
สำหรับการผลิตผลิตภัณฑ์ทางการแพทย์ต่างๆ ในภาคอุตสาหกรรม มีการเลือกใช้ Metal 3D Printing เพิ่มขึ้นอย่างต่อเนื่อง โดยใช้กระบวนการผลิตแบบเติมเนื้อวัสดุโลหะ (Metal Additive Manufacturing) เช่น Selective Laser Melting (SLM), Direct Metal Laser Sintering (DMLS) และ Direct Metal Laser Melting (DMLM) ซึ่งกระบวนการเหล่านี้เป็นที่นิยมในเชิงพาณิชย์สำหรับการผลิตอุปกรณ์และเครื่องมือทางการแพทย์
โลหะที่ใช้ในการผลิตอุปกรณ์ เครื่องมือทางการแพทย์ และผลิตภัณฑ์อื่นๆ ที่เกี่ยวข้องจะเป็นเกรดทางการแพทย์ ซึ่งนิยมใช้สแตนเลสและไทเทเนียม เนื่องจากมีความปลอดภัยสูงและสามารถเข้ากับร่างกายมนุษย์และสัตว์ได้ดี ดังนั้น Metal 3D Printing จึงช่วยให้การพัฒนาผลิตภัณฑ์ปรับแต่งตามสรีระของผู้ป่วยได้ และมีการออกแบบที่อิสระโดยไม่ต้องคำนึงถึงข้อจำกัดของการกลึงแบบดั้งเดิม ทำให้การปลูกถ่ายทางการแพทย์ที่พิมพ์ด้วย 3D สามารถรวมโครงสร้างการออกแบบที่เอื้อต่อการเจริญเติบโตของกระดูกและเนื้อเยื่อ ช่วยลดอัตราการปฏิเสธร่างกายและเพิ่มความเข้ากันได้กับมนุษย์ อีกทั้งยังช่วยลดระยะเวลาการพักฟื้นของผู้ป่วยอีกด้วย
 |
 |
| (https://www.rickrea.com) | (https://medium.com) |
Metal 3D Printing ที่มีการผลิตเป็นผลิตภัณฑ์ เครื่องมือ และอุปกรณ์ที่นำไปใช้รักษาผู้ป่วย ได้แก่
1. Spinal Implant
John Bohenick จากบริษัท Osseus ซึ่งเป็นผู้ผลิตผลิตภัณฑ์เกี่ยวกับกระดูกสันหลังและรากฟันเทียม ได้ใช้เทคโนโลยี Metal 3D Printing สำหรับอุปกรณ์ที่ต้องรับแรงกดเช่นเดียวกับอุปกรณ์ฝังตัว ซึ่งมีความทนทานต่อแรงกดได้ดี นอกจากนี้ บริษัท Renishaw ยังได้ร่วมมือกับบริษัทอื่นๆ ในการใช้วิธีการผลิตแบบเติมเนื้อวัสดุ (AM) เพื่อผลิตรากฟันเทียมและอุปกรณ์กระดูกสันหลังเช่นกัน
ในปัจจุบัน 3D Systems แบรนด์ดังด้าน 3D Printer ได้นำเทคโนโลยีและบริการมาช่วยให้นักพัฒนาผลิตภัณฑ์ที่ฝังในร่างกาย (Implant) สามารถเพิ่มฟังก์ชันการทำงานให้กับการออกแบบอุปกรณ์กระดูกสันหลังได้มากขึ้น โดยเทคโนโลยี Metal 3D Printing จะเน้นการผลิตอุปกรณ์ Interbody จากวัสดุโลหะผสม Ti6AI4V ซึ่งมีคุณสมบัติ Osteoconductive ที่ดีและความเข้ากันได้ทางชีวภาพสูง
 |
 |
| (https://www.asme.org) | (https://www.renishaw.com) |
2. Implants and Surgical Instrumentation
Surgical Instrumentation หรือเครื่องมือและอุปกรณ์ผ่าตัดในอุตสาหกรรมนั้น สามารถใช้เทคโนโลยี DMLS หรือ DMLM เพื่อรวบรวมไฟล์ที่กำหนดเองหลายๆ ไฟล์ลงบน Build plate เดียวโดยไม่ต้องใช้เครื่องมือหรือเสียค่าติดตั้งแพง ด้วยความแม่นยำในการพิมพ์ของ Metal 3D Printing ที่คลาดเคลื่อนเพียง +/- 0.0002 และความสามารถในการพิมพ์ระดับไมโครที่เลเยอร์ 20 ถึง 40 ไมครอน รวมถึงการรองรับรูปทรงกายวิภาคต่างๆ ประกอบกับวัสดุไทเทเนียมและสแตนเลสเกรดทางการแพทย์ ทำให้การพิมพ์ 3 มิติปฏิวัติการผลิตแบบเดิมไปสู่ความคุ้มค่าในการผลิตอุปกรณ์ปลูกถ่ายและเครื่องมือผ่าตัดที่ซับซ้อน เฉพาะเจาะจงต่อบุคคล และใช้งานได้จริง
(https://www.eos.info)
3. Orthoses and Prostheses
การใช้งานทางการแพทย์นี้เป็นหนึ่งในแอปพลิเคชันที่น่าจับตามองเนื่องจากการเติบโตของ Metal 3D Printing ที่สูงขึ้นอย่างต่อเนื่อง การผลิตแบบเติมเนื้อวัสดุโลหะ (Metal Additive Manufacturing) นั้นแตกต่างจากในอุตสาหกรรมการบินและอวกาศที่เน้นการลดน้ำหนักเป็นหลัก แต่ประโยชน์สำคัญสำหรับผู้ใช้ทางการแพทย์คือความสามารถในการปรับแต่งขนาดที่หลากหลาย เพราะการพิมพ์ 3 มิติได้กลายเป็นเครื่องมือที่เข้าถึงและใช้งานได้อย่างมีประสิทธิภาพตามวัตถุประสงค์ของผู้ใช้งานจริง
(https://www.eos.info/en/3d-printing-examples-applications/people-health/medical-3d-printing/implants-surgery)
4. Dental
ในงานด้านทันตกรรมรากฟันเทียม Metal 3D Printing สามารถนำมาใช้ปรับแต่งฟันปลอมและผลิตภัณฑ์ที่เกี่ยวข้องให้เหมาะสมได้ เนื่องจากรากฟันเทียมมีโครงสร้างที่ซับซ้อน การผลิตด้วยวิธี DMLS และ DMLM จึงมีความสะดวกและสามารถผลิตได้ตามต้องการโดยมีราคาที่ไม่สูงจนเกินไป ช่วยลดภาระค่าใช้จ่ายของผู้ป่วย ผลิตภัณฑ์ที่พิมพ์ 3 มิติมีความแม่นยำสูงที่สุดเนื่องจากสร้างจากข้อมูล 3D เฉพาะของผู้ป่วยเอง ทำให้เกิดความผิดพลาดน้อยลง นอกจากนี้การพิมพ์ 3 มิติยังสามารถผลิตรูปทรงต่างๆ ได้อย่างไม่จำกัดโดยยังคงความแข็งแรงเอาไว้ได้ ด้วยความแข็งแรงที่สูงจึงช่วยลดความเสี่ยงในการแตกหักหรือบิ่นระหว่างการตกแต่งชิ้นงานให้พอดีกับคนไข้
