3D打印:Pharma Drama的定义和解释

你听说过3D打印吗?当然你有!它是一种彻底革命性地革命性的技术,几乎每个部门都适用于,包括医疗保健。这里,医药戏剧解释了3D打印的基础知识-它是什么,它如何工作和什么可以打印。我们将看看融合灯丝印刷,食品印刷,立体化(SLA)印刷和激光烧结。

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欢迎来到制药剧频道,在这里我们将了解医疗保健科学和医疗保健产品。在这段视频中,我想要解释一种新的制造方式,它似乎正在改变它所使用的每个部门,尤其是医药,而且在媒体中非常受欢迎;3 d打印技术。

我相信你已经听说过3D打印,或者读到了3D印刷的惊人的东西(器官,身体部位,那种东西!)。也许你有兴趣了解该技术的工作原理,也许你正在考虑购买自己的3D打印机,并且不确定在哪里开始。在任何情况下,我都会解释这里的3D印刷的基本原则,所以如果这听起来很有意思,让自己喝一杯,打印自己巧克力,让我们开始。

我认为首先通过考虑您可能熟悉的打印机是最容易的;台式喷墨打印机。假设你在某个地方度过了度假,你享有别墅露台的美丽照片,您在山谷中展示了壮丽的景色,您认为它看起来很好在房子的墙上。您将图片上传到计算机,按打印,好像魔术一样,打印机会产生图像。

您可能从未想过您的打印机的奇迹奇迹,但我可以告诉您典型的喷墨打印机可以产生多达10,000只液滴每秒,每个墨水液滴每秒都有2-4卷的体积(that’s very small! One picolitre is one trillionth of a litre. A two picolitre droplet is about the same size as 200 red blood cells).

它从三个颜色墨盒喷射液滴,它用精致的精确度在一张纸上沉积这些纸张,可以打印你的假期快照。因为它产生的图像是单层,所以我们称这种类型的打印二维。如果我们要在彼此之上打印许多图像,我认为你可能会想象我们开始建立一个三维对象。

显然,我们需要很多层,因为一层墨水非常薄,但希望你得到基本的想法。3D打印机的工作原始工作,构建对象层逐层。它可以使用墨水,但通常印刷其他材料,允许对物体建立更快,因为我将在片刻讨论。有时,3D打印被称为添加剂制造,虽然我不认为这个术语相当吸引人,但它确实有助于了解3D打印工作的过程。首先思考传统制造。由于人类在数千年前发明了工具,因此我们通过从一块材料,如木材或金属,以及消除材料来时尚来制造一些东西。最初可能涉及使用锋利的石头折叠粘附到狩猎的点,现在我们有车床,磨机,喷水器,激光器等,以便我们允许我们去除材料并制作物体。

从这个意义上说,我们可以把传统制造业看作减法制造业。我们从一个固体的物体块开始,然后从它中移除材质来制作我们的物体。3D打印颠覆了这种模式。我们从一无所有开始,一层一层地添加材料,来创建最终的对象,这就是为什么使用术语添加剂制造。我们从打印机中添加材料来创建我们的对象。从这个意义上说,打印机实际上是一种美化了的点胶机——想象一下拉动一个软勺冰淇淋点胶机的把手,把冰淇淋挤压成一个蛋筒。3D打印机基本上可以做同样的工作,但规模要小得多,所以我们可以更精确地创造物体。


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3D打印机如何知道要打印什么?与任何打印机一样,它通过计算机发送了一组指令,告诉它要打印的内容。不是用于图像或某些文本的指令,而不是通常是我在开始时提到的喷墨打印机的情况,而是3D打印机需要关于要打印的信息以制作每个物体的信息。有效地,一旦设计了待制造的物体,就必须切成一系列水平层。最简单的方法是设计CAD软件中的对象。有更多的软件选项可用于设计三维对象;一个基于Web的(和免费)的良好选择是TinkerCad,我已经将一个链接到下面的网站。如果您不想设计自己的对象,那么互联网上有许多设计可以下载。我喜欢Wilderse,你会再次找到下面的链接。

按打印后,软件会自动将对象切成水平图层,并将每个信息发送到打印机。请注意,我一直说水平图层。这是因为所有3D打印机,无论它们是如何工作的,都必须水平打印到构建板上。重力在打印下一个接下来的时,重力将每个层固定到位。

现在,我听到你问,3D打印机是否使物体脱离金属,或陶瓷或塑料或树脂或粉末?答案是,所有这些!有大量的3D打印机

可用的。虽然它们都在上面讨论的逐层原理上运行,但它们印刷的和它们如何凝固对象可以非常不同。凝固对象的意思是什么?3D打印的对象是稳定的。没有点试图打印液体或气体 - 它会弄得一团糟!但是打印机如何分配稳固的东西?答案是它没有。3D打印的真正聪明的部分是打印机如何采用原料(我称之为原料材料 - 将其视为桌面打印机中的墨水),它必须能够分配,并将其变成固体。

第一种类型的3D打印机,称为粉床印刷,真的是一种喷墨印刷。它将喷墨打印头与可分配粉末的装置组合。打印头而不是含有墨水,而不是粘合胶。为了使物体一层粉末散布在构建板上,打印头通过开销,喷涂胶水将粉末颗粒粘在一起,形成一层。然后将新的粉末层展开,重复该过程。最后,可以从构建板中取出物体,并且可以摇动任何松散的粉末。这种类型的打印机的一个限制是它不能打印空心物体(因为松散的粉末将被困在内)。

目前有许多其他类型的3D打印机可用!我会在其他视频中详细讨论其中的一些但现在我要给你们举几个例子。记住,它们都是通过一些原料来工作的,这些原料可以被分配,然后以某种方式固化。最常见的3D打印机类型是熔丝打印,你可能在家里就有一台。在熔融细丝3D打印机中,原料是一种挤压的聚合物,很像一根细线。你可以买线轴。灯丝被注入打印头并融化,变成一种粘稠的液体。然后,这种液体通过一个小喷嘴挤压到构建板上。构建板保持低温,所以当液体聚合物接触它时,它会变成固体。喷嘴以x-y光栅模式在构建板上移动,构建对象的第一层。 Once the first layer is finished, the build plate moves down and the process repeats for the second layer. In this way the object is created layer by layer. This was the first type of printer that we bought for our own labs, and we use it for printing pharmaceutical tablets, which we term Printlets. We can make a Printlet in around a minute and we can tailor the amount of dose each contains to individual patients. There will be a separate video where I discuss how to print tablets!

你可能已经看到了打印食物是可能的。制作糖果、巧克力或其他食品的3D打印机也通过加热原料材料使其变成液体(或至少足够软以便挤压)来工作。以巧克力印刷为例,将一块巧克力放入注射器中加热使其融化。当你想打印一个物体的时候,注射器的柱塞向下推,通过打印头的喷嘴将巧克力挤压到一个构建板上。同样地,构建板是冷藏的,以使巧克力凝固,并一层一层地创建对象。

另一种制作物体的方法是用激光,这里常用两种方法。第一种方法被称为立体光刻(SLA)印刷,物体由树脂制成,然后用激光将分子光固化在一起。这种树脂含有称为单体的小分子。因为它们很小,在室温下通常是液体,所以打印机把树脂放在一个容器里。当激光聚焦在树脂上时,它所包含的能量会从化学角度激发单体,使它们发生反应并结合在一起。

当单体像这样反应时,它们会形成聚合物。当聚合物链变得越来越大时,它们就会变成固体。因此,为了创造一个物体,激光以光栅模式通过树脂移动,固化它来创造一个层。然后树脂槽向下移动,重复这一过程。和往常一样,对象是一层一层地创建的。我们还使用SLA打印来制作打印稿——屏幕上显示了一些示例,您可以在那里看到最初的CAD设计和实际的打印稿。

激光用于3D打印的第二种方法,被称为激光烧结,是加热颗粒,使它们融合在一起。就像我之前提到的粉末床打印机一样,一层粉末颗粒是分散的,但不是使用喷墨打印头来喷胶,而是激光束以光栅模式在颗粒上移动。激光中的能量将粒子加热,导致相邻的粒子融合在一起。再一次,激光被用来制造物体的第一层,然后第二层粉末被铺开,重复这个过程。激光可以如此强大,甚至金属粉末都可以以这种方式熔化,这是3D打印用于制造金属物体的方式,但我们不会在药物中使用金属颗粒——没有人想要那种铁片!

对,这些是3D打印的基本原则。它被称为添加剂制造,因为物体是通过添加材料构建的,而不是删除它。要打印的对象是在CAD软件中设计的,因此可以切成水平层。每层的信息被发送到打印机,然后将其存放所需的材料。虽然有许多类型的3D打印机,但一切都需要分配原料材料,然后以某种方式固化。在医疗保健部门,我们倾向于打印聚合物,凝胶和粉末,但也可以打印金属。

我希望这个简短的描述对你有用。如果你喜欢,请点击“喜欢”按钮并考虑订阅——这真的有助于推广该频道!我将在单独的视频中介绍特定类型的3D打印技术,也将讨论我们在UCL打印的一些药物(我们有很多3D打印机!)但是,如果你想让我解释与3D打印相关的具体话题,请在下方留言。谢谢大家的收看,我们下次再见。

来源:Pharma戏剧


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