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　　編者語(yǔ)：很多零件制造企業(yè)已經(jīng)加入了醫(yī)療加工這一領(lǐng)域，通過(guò)提高醫(yī)療設(shè)備改善人類(lèi)健康具有未來(lái)和現(xiàn)實(shí)雙重意義。可預(yù)期的挑戰(zhàn)和市場(chǎng)回報(bào)率將吸引更多的企業(yè)加入進(jìn)來(lái)。

　　發(fā)展空間與挑戰(zhàn)

　　2010年初，各個(gè)行業(yè)在2009年全年的市場(chǎng)數(shù)據(jù)紛紛出爐，我在德國(guó)的編輯同行驚奇地發(fā)現(xiàn)，一片灰色的下行數(shù)字報(bào)告中，來(lái)自醫(yī)療行業(yè)的發(fā)展出人意料地逆勢(shì)上揚(yáng)。顯然，對(duì)于德國(guó)工業(yè)來(lái)說(shuō)，醫(yī)療行業(yè)已經(jīng)成為一個(gè)非常重要的市場(chǎng)，經(jīng)濟(jì)危機(jī)只是讓這一事實(shí)更快地呈現(xiàn)出來(lái)。

　　在醫(yī)療行業(yè)進(jìn)行深入研究的車(chē)床制造商特納斯有分析指出，醫(yī)療行業(yè)這種高速的發(fā)展趨勢(shì)主要取決于人口因素，人口老齡化和更優(yōu)惠的治療方案刺激了消費(fèi)。患者能得到更及時(shí)的治療得益于疾病的早期檢測(cè)，關(guān)節(jié)植入物重置和預(yù)防手術(shù)技術(shù)。醫(yī)療旅游業(yè)在亞洲國(guó)家興起，如泰國(guó)、馬來(lái)西亞和印度提供了更多價(jià)格合理的治療，健康保險(xiǎn)正在變得越來(lái)越受歡迎。由此可以看出，醫(yī)療器械市場(chǎng)在全球都處于擴(kuò)張狀態(tài)，越來(lái)越多的零件制造商在仔細(xì)研究設(shè)備及加工程序，以備能夠抓住這個(gè)利潤(rùn)豐厚市場(chǎng)的份額。

　　另外，醫(yī)療行業(yè)具有非常大的創(chuàng)新空間，根據(jù)德國(guó)聯(lián)邦醫(yī)療產(chǎn)品工業(yè)協(xié)會(huì)的報(bào)告，醫(yī)療行業(yè)大約2/3的產(chǎn)品都“小于3歲”，其申請(qǐng)的專(zhuān)利數(shù)量比汽車(chē)行業(yè)還要高。高品質(zhì)的加工過(guò)程，100％優(yōu)質(zhì)加工件，交貨時(shí)間，更優(yōu)惠的價(jià)格，信任和長(zhǎng)期合作關(guān)系是其中的重點(diǎn)。一些認(rèn)證如FDA、CE認(rèn)證、國(guó)家GMP，ISO 9001及ISO 13485，只有在具備高品質(zhì)設(shè)備和高素質(zhì)技術(shù)人員環(huán)境下才能獲得。醫(yī)療行業(yè)被公認(rèn)為是一個(gè)具有挑戰(zhàn)性的領(lǐng)域。

　　全球醫(yī)療設(shè)備市場(chǎng) 

　　2008年全球的醫(yī)療器械設(shè)備市場(chǎng)銷(xiāo)售額達(dá)到3280億美元（藥業(yè)市場(chǎng)7340億美元）。其中歐洲占33%, 美國(guó)45％，日本10％和中國(guó)市場(chǎng)2％。上有20000家醫(yī)療設(shè)備公司（在歐洲約占50％，雇員總數(shù)435 000人）。他們?yōu)?2個(gè)專(zhuān)業(yè)科室1700通用組加工生產(chǎn)50多萬(wàn)種不同的醫(yī)療器械，如心臟科、麻醉科、放射科、骨科、牙科、綜合醫(yī)院等。（資料來(lái)源：特納斯公司）隨著中國(guó)和印度等新興國(guó)家的崛起，在未來(lái)5～10年會(huì)有更大的增長(zhǎng)。

　　整形骨科市場(chǎng)

　　整形骨科是一個(gè)快速增長(zhǎng)的市場(chǎng)，在2008年產(chǎn)值367億美元，（包括牙科植入），2000～2008年每年有11％的市場(chǎng)增長(zhǎng)率。在傳統(tǒng)上分為三個(gè)部分：整形骨科，脊柱和牙科。 2008年，整形骨科代表了這個(gè)市場(chǎng)的74％份額，脊柱占18％和牙科的8％。

　　有趣的是，復(fù)合年平均增長(zhǎng)率（CAAGR）為：整形外科9.24％，脊柱12.98％ ，而牙科占12.45％。

　　醫(yī)療行業(yè)零件的加工

　　除了高品質(zhì)和的要求，零件制造商面臨的主要挑戰(zhàn)來(lái)自三個(gè)方面：外形、材料和尺寸。

　　骨釘、骨科及牙科植入物的設(shè)計(jì)與螺紋的復(fù)雜形式，以配合不同的骨骼結(jié)構(gòu)和實(shí)現(xiàn)位置的。零件的外形被加工成盡可能貼合身體而無(wú)縫隙。這些不同尋常的形狀加工要求需有靈活的加工程序和適合的刀具。在牙科領(lǐng)域，義齒（假牙）的數(shù)字化，加工前需轉(zhuǎn)移到CAM系統(tǒng)，因此需要先進(jìn)的設(shè)備和軟件。

　　醫(yī)療零件加工中使用的材料包括不銹鋼、鈦、鈷、鉻、PEEK和碳纖維合金。這些材料需要制造商不斷尋找新的加工流程和刀具。

　　醫(yī)療行業(yè)通常使用的材料是不銹鋼和鈦合金。不銹鋼通常用于不在人體內(nèi)長(zhǎng)期存在的零件。鈦通常是植入體，因?yàn)樗�重量輕、強(qiáng)度高、具有生物相容性。并且，鈦合金植入物適合磁共振成像和計(jì)算機(jī)斷層掃描成像過(guò)程。

　　鈦合金切削加工要求僅略高于不銹鋼材的加工。然而，鈦合金的特性使其比不銹鋼更難加工。切割鈦料所產(chǎn)生的熱量因其導(dǎo)熱性差不易迅速散發(fā)。因此，大部分的熱量集中在切割邊緣和工件表面。該金屬燃燒時(shí)產(chǎn)生氧氣能自行燃燒。因此加工鈦料必須配備滅火系統(tǒng)。

　　聚醚醚酮聚合物趨向于取代某些鈦的應(yīng)用。 PEEK是一種強(qiáng)烈的熱塑性塑料，即使在高溫下也能保持其性能。它是阻燃材料且耐磨損，具有較高的沖擊強(qiáng)度，較低的摩擦系數(shù)。醫(yī)用級(jí)別的聚醚醚酮，除了具有相同的物理性能和生物相容性，還有高耐化學(xué)性和不同的消毒方法兼容性。使用X射線，核磁共振或電腦斷層掃描觀察時(shí)是自然的無(wú)線半透明效果。聚醚醚酮植入物周?chē)�組織和骨骼的痊愈給醫(yī)生治療提供了一個(gè)一覽無(wú)遺的觀察效果。碳纖維可增強(qiáng)PEEK材料，它具有高耐磨性，如在關(guān)節(jié)的運(yùn)用上。

　　新材料如與鈦鋯合金的混合，比純鈦合金強(qiáng)度高50%。這些材料加強(qiáng)了牙種植體的一體化進(jìn)程，從而可以減小未來(lái)植入物的尺寸。雖然這些年骨釘和一些植入物尺寸并沒(méi)有太大改變，但還是有減少植入手術(shù)趨勢(shì)的壓力。這種趨勢(shì)促使更小植入物的產(chǎn)生。微創(chuàng)手術(shù)與導(dǎo)航系統(tǒng)（MIS + NS組）將允許減少切口大小、減少創(chuàng)傷、更短住院時(shí)間和病人更快的康復(fù)期。

　　另一種新材料是金屬鎳鈦，鎳鈦合金正在更多的運(yùn)用到醫(yī)療行業(yè)中去。隨著時(shí)代的發(fā)展，更多的材料將出現(xiàn)在市場(chǎng)上，這樣會(huì)有更多的挑戰(zhàn)但還會(huì)提供更多的機(jī)會(huì)。

　　快速制造技術(shù)的醫(yī)學(xué)應(yīng)用

　　快速制造技術(shù)是在快速成形技術(shù)的基礎(chǔ)上發(fā)展起來(lái)的、以提供終產(chǎn)品為目的新技術(shù)。它是多學(xué)科滲透、交叉、融合的產(chǎn)物，能夠從電子數(shù)據(jù)快速、靈活和經(jīng)濟(jì)地直接制造產(chǎn)品，在許多工業(yè)部門(mén)的產(chǎn)品快速開(kāi)發(fā)中獲得了成功的應(yīng)用。近年來(lái)，隨著計(jì)算機(jī)斷層掃描技術(shù)、生物材料工程、生物醫(yī)學(xué)工程和軟件工程的迅速發(fā)展，快速制造在醫(yī)學(xué)領(lǐng)域的應(yīng)用也日漸增多。

　　過(guò)去，在醫(yī)學(xué)應(yīng)用中，快速成形技術(shù)主要用于制作外科手術(shù)模型，擬定手術(shù)方案，預(yù)覽手術(shù)的過(guò)程和結(jié)果。這幫助外科醫(yī)生在走進(jìn)手術(shù)室之前，擺脫了需要做出多個(gè)手術(shù)預(yù)案的困擾，提高了手術(shù)的成功率，并節(jié)省了大量的時(shí)間和精力。

　　現(xiàn)在，快速制造技術(shù)的醫(yī)學(xué)應(yīng)用進(jìn)一步把工程技術(shù)和醫(yī)學(xué)緊密聯(lián)系起來(lái)，利用新的生物材料和快速制造技術(shù)，集成為個(gè)性化定制植入體的供應(yīng)鏈。目前，快速制造技術(shù)的醫(yī)學(xué)應(yīng)用主要是齒科、骨科植入體和醫(yī)療器械三大領(lǐng)域，如圖1所示。

　　個(gè)性化假牙的快速制造

　　缺牙是常見(jiàn)疾病之一。基于電子數(shù)據(jù)的個(gè)性化假牙快速制造技術(shù)日趨成熟，已經(jīng)進(jìn)入實(shí)用推廣階段。個(gè)性化假牙能夠完全符合患者的口腔形狀，沒(méi)有傳統(tǒng)假牙帶來(lái)的不適感，而且更加美觀。

　　借助選擇性激光燒結(jié)技術(shù)（SLS）可以快速而經(jīng)濟(jì)地從CAD數(shù)據(jù)直接制造個(gè)性化的齒冠、假牙橋和種植牙，其流程如圖2所示。

　　借助EOSINT M270型金屬粉末激光燒結(jié)機(jī)燒結(jié)200~250顆個(gè)性化鈷鉻合金齒冠只需要11h，每顆齒冠的成本僅需數(shù)歐元。

　　個(gè)性化種植牙是用TiXos鈦合金粉末燒結(jié)而成的具有特殊表面構(gòu)造的人工牙根，將其種植在患者的牙床內(nèi)，再在其上接出人造齒。與傳統(tǒng)假牙相比，TiXos鈦合金種植牙能與牙床骨形成一體，和真牙一樣咀嚼食物。

　　EOSINT M270型金屬粉末激光燒結(jié)機(jī)及其所制造的個(gè)性化的齒冠和種植牙牙根如圖3所示。