پرینترهای سه بعدی

پرینتر سه بعدی یکی از فناوری‌های نوظهور است و این قابلیت را دارد تا هر جسم سه بعدی را با هر نوع پیچیدگی تولید کند؛ برای این کار لازم است تنها شکل مورد نظر در یکی از نرم افزارهای سه بعدی ساز طراحی شده و پس از آن با متریال های مختلف چاپ شود. اساس کار این چاپگرها این است که فایل سه بعدی توسط نرم افزارها به لایه‌های مجزا تفکیک شده و توسط پرینتر قابل خواندن می‌شود سپس چاپگر به طراحی و ساخت لایه‌ها پرداخته و در نهایت نمونه مورد نظر ساخته می‌شود. فناوری‌های متفاوتی از چاپ سه بعدی هستند که هر کدام با مواد اولیه مخصوص عملیات چاپ را انجام می‌دهند. این مواد می‌توانند از جنس پلاستیک، فلز، سرامیک و… باشند.
از پرینترهای سه بعدی باتوجه به متریالی که استفاده می‌کنند می‌توان در تمامی عرصه‌های پزشکی استفاده کرد. پرینترهای سه بعدی که از مواد اولیه مناسب استفاده می‌کنند می‌توانند قطعاتی را چاپ کنند که در درون بدن از آن‌ها استفاده کرد؛ این مواد می‌توانند در درون بدن پس از مدت خاصی جذب شوند. به طور کلی می‌توان گفت پرینترهای سه بعدی در پزشکی نیز به کمک بیماران آمده‌اند چون با پرینترهای سه بعدی محدودیتی برای چاپ وجود ندارد و برای هر بیمار می‌توان به شکل خاصی از آن استفاده کرد.

تاریخچه پرینترهای سه بعدی
برای اولین بار فناوری سه بعدی در اواخر دهه 1980 ظهور کرد که در آن زمان نمونه سازی سریع PR نامیده می‌شد. این فرآیند به عنوان یک روش سریع و مقرون به صرفه‌تر برای ایجاد نمونه‌های اولیه برای توسعه محصولات استفاده می‌شد. این تکنولوژی برای اولین بار توسط دکتر کودوما در سال 1980 ثبت شد. با این حال ریشه‌های چاپ سه بعدی را می‌توان به سال 1986 ارجاع داد که در آن زمان با استفاده از دستگاه SLA چاپ سه بعدی انجام شد. این اختراع توسط چارلز چاک هال انجام شد که اولین دستگاه SLA را در سال 1983 اختراع کرد. بدون شک باید اذعان داشت که پرینتر سه بعدی، تحولی بزرگ در دنیای تکنولوژی محسوب می‌شود.
سیستم سه بعدی برای اولین بار با سیستم تجاری PR در سال 1987 معرفی شد و پس از تست دقیق برای اولین بار در سال 1988 فروخته شد. در سال 1987 کارل دیکارد در دانشگاه تگزاس دستگاه پخت به وسیله لیزر (SLA) را ثبت کرد. در سال 1989 نیز اسکات کرامپ که یکی از بنیانگذاران شرکت استارتاتیس بود تکنولوژی FDM را اختراع کرد. در طول دهه 1990 و اوایل دهه 20 فن آوری‌های جدیدی به بازار معرفی شد که هنوز هم در کاربردهای صنعتی و فرآیندهای نمونه سازی مورد استفاده قرار می‌گیرد.
اولین پرینترهای سه بعدی به منظور نمونه سازی سریع و تسهیل در فرایند طراحی محصول صنایع سنگین یا قالب که در آن قطعات تولید شده با استفاده از پرینتر سه بعدی ساخته می‌شود، برای توسعه روش تولید سنتی مورد استفاده قرار می‌گیرد. در حال حاضر این صنعت در بخش تولید مستقیم به خصوص در چاپ قطعات فلزی در حال رشد است.

چرا پرینترهای سه بعدی؟
پرینترهای سه‌بعدی به عنوان تولیدکنندگان ذره‌ای یا لایه‌ای نیز شناخته می‌شوند زیرا اساس کار آن‌ها بدین گونه است که محصول موردنظر را به‌صورت لایه به لایه بر روی یکدیگر می‌سازد تا درنهایت به محصول درخواستی برسد، البته بزرگ‌ترین ویژگی این محصول نسبت به روش‌های سنتی دقت و سرعت بالا و کاهش هدر رفت ماده اولیه است.
برای درک بهتر موضوع می‌توانید چاپگر جوهر افشانی معمولی را تصور کنید که به جای اسپری کردن جوهر به صورت حروف الفبا، پلاستیک، فلز یا پودر خاصی را به شکل دندان، انگشت یا مفصل مصنوعی زانو اسپری می‌کند. اطلاعات داده شده در چاپگرهای معمولی به صورت متن است حال آنکه اطلاعات وارده به چاپگرهای سه‌بعدی از طریق سی‌تی اسکن یا ام‌آرآی عضو مورد نظر بدن بیمار تأمین می‌شود. نتیجه کار چاپگر سه‌بعدی یک شیء است که از قرار دادن لایه‌های متعدد روی هم به وجود آمده است. اگرچه چاپگرهای سه‌بعدی از دهه 80 میلادی در دسترس بوده‌اند اما استفاده پزشکی از آن‌ها در چند سال اخیر مورد توجه قرار گرفته و با شتابی غیرقابل باور رو به پیشرفت است. این چاپگرها قادرند به راحتی اشیایی با ساختمانی بسیار پیچیده‌تر از آنچه توسط روش‌های سنتی قابل ساخت است، تولید کنند و این ویژگی به این ابزارها این امکان را می‌دهد که کوچک‌ترین جزئیات اندام از دست رفته فرد را بازسازی کرده و عضوی دقیقاً مشابه اندام از دست رفته تولید کنند.
به بیان دیگر محصولات این چاپگرها کاملاً منحصر به فرد بوده و هرگز محصولات ساخته شده برای 2 بیمار مختلف، مشابه یکدیگر نخواهند بود. به عنوان مثال دندانی کاملاً مشابه دندان از دست رفته فرد یا مفصلی مصنوعی دقیقاً مشابه مفصل ران بیمار تولید می‌شود. در نتیجه محصولات تولید شده برای دو فرد متفاوت، هیچگاه یکسان نخواهند بود. با استفاده از این چاپگرها، تهیه وسایل پزشکی سرعتی غیرقابل باور یافته و محصول مورد نیاز بیمار بر بالین وی تولید می‌شود. اگرچه آمار دقیقی از میزان استفاده مراکز درمانی از چاپگرهای سه بعدی در دست نیست اما مشخص است که با پیشرفت هرچه بیشتر این فن‌آوری روز به روز بر میزان کاربرد آن افزوده خواهد شد.

اساس کار پرینترهای سه بعدی
چاپ سه بعدی با ساخت و طراحی مجازی از شیء مورد نظر شروع می‌شود. این طرح مجازی در فایل(CAD (Computer Aided Designطراحی و به کمک کامپیوتر با استفاده از برنامه مدلسازی سه بعدی برای ساخت شیء کاملا جدید یا با استفاده از اسکنر سه بعدی برای کپی یک شیء موجود ساخته می‌شود. این اسکنر یک کپی دیجیتالی سه بعدی از یک شیء ساخته و آن را در برنامه مدلسازی سه بعدی قرار می‌دهد. به منظور تهیه فایل دیجیتالی ساخته شده در برنامه مدلسازی سه بعدی به جهت پرینت سه بعدی، نرم افزار مدل نهایی را به صدها یا هزاران لایه افقی برش می‌دهد. زمانی که این فایل تهیه شده در پرینتر سه بعدی آپلود می‌شود، چاپگر شیء را لایه به لایه می‌سازد. چاپگر سه بعدی هر برش یا تصویر دو بعدی را خوانده و سپس شیء می‌سازد که هر لایه را بدون علامت و نشانه‌ای از لایه بندی ادغام می‌کند، این وضعیت باعث تولید یک شی سه بعدی می‌شود. از مهمترین و پر کاربردترین تکنولوژی‌های پرینتر سه بعدی می‌توان به چهار مورد زیر اشاره کرد.
• پرینترهای سه بعدی FDM
• پرینترهای سه بعدی DLP
• پرینترهای سه بعدی SLA
• پرینترهای سه بعدی SLS
پرینترهای سه بعدی SLA
SLA یکی از تکنولوژی‌هایی است که برای چاپ سه بعدی استفاده می‌شود و طی آن مواد اولیه از جنس پلاستیک مایع به نمونه‌های جامد تبدیل می‌شود.
در این تکنولوژی برخلاف تکنولوژی‌های دیگر، از یک مایع رزین و تاباندن اشعه بر روی این مایع و در نهایت جامد شدن آن و ساختن نمونه استفاده می‌شود. SLA دارای چهار بخش اصلی است:
۱- مخزنی که با پلاستیک مایع (پلیمر) پوشانده می‌شود.
۲- پلت فرم سوراخ داری که حجم مخزن را کاهش می‌دهد.
۳- اشعه ماوراء بنفش (UV)
۴- فایل سه بعدی که پلت فرم و جهت تابش اشعه را کنترل می‌کند.
این چاپگرها که با ساخت لایه‌ها بر روی هم عمل نمونه سازی را انجام می‌دهند نیازمند برش مقطعی از فایل سه بعدی هستند که فرمت SLA این فایل‌های سه بعدی را با برش به صورت مقطعی برای دستگاه قابل شناسایی می‌کند.
استریولیتوگرافی یکی از بهترین راه‌های تولید نمونه‌های اولیه بسیار دقیق، با دوام و ارزان قیمت است. چاپگرهایی که با این روش نمونه سازی را انجام می‌دهند قادر هستند اشیائی با پیچیدگی‌های بسیار بالا را که ساخت آن به روش سنتی بسیار وقت گیر است و از دقت پائینی برخورداراست را به راحتی و با دقت بسیار بالا بسازد. در بسیاری از حوزه‌ها مانند پزشکی، از این روش برای تولید نمونه‌های اولیه و در مواردی نمونه‌های پایانی استفاده می‌شود.

شماتیک نحوه عملکرد تکنولوژی SLA

پرینترهای سه بعدی FDM
FDM محبوب‌ترین روشی پرینت سه بعدی است. سیر و تحول این روش به گونه‌ای بود که خیلی سریع به ارزان‌ترین و سریع‌ترین روش برای تولید کالاهای سفارشی تبدیل شد. ساخت نمونه‌های مفهومی، نمونه‌های کاربردی و قطعات قابل استفاده از ترموپلاستیک های استاندارد و با عملکرد بالا نتیجه پرینت به این روش است. FDM تنها تکنولوژی پرینت سه بعدی است که قطعات پرینت شده با آن، در برابر حرارت، ضربه‌های مکانیکی و رخدادهای شیمایی مقاوم هستند.
ابتدا فایل سه بعدی جسم مورد نظر خود را از طریق کامپیوتر و نرم افزارهای سه بعدی طراحی کرده و با فرمت قابل شناسایی برای پرینترهای سه بعدی ذخیره می‌کنیم. (در حال حاضر مناسب‌ترین فرمت، STL می‌باشد) فایل ذخیره شده را بر روی SD کارت کپی کرده و به چاپگر متصل می‌کنیم حال دستگاه، محتوی حافظه جانبی را برای یافتن فایل print جستجو کرده و به محض یافتن و خواندن آن شروع به ساخت جسم سه بعدی به صورت لایه به لایه می‌کند. ولی اشیائی که دارای پیچیدگی‌های بالا و ابعادی بزرگتر هستند سرعت دستگاه را نسبت به حجم کار کاهش می‌دهند. اما در مقایسه با روش‌های SLA و SLS این روش نسبتاً کند است. از صنایع پرکاربرد تکنولوژی FDM پرینترهای سه بعدی در دندان پزشکی و پزشکی هستند.

شماتیک نحوه عملکرد تکنولوژی FDM

پرینترهای سه بعدی DLP
تکنولوژی DLP یکی از قدیمی‌ترین تکنولوژی‌های نمونه سازی سریع است. در این تکنولوژی از نوعی رزین (فتوپلیمر) به عنوان مواد اولیه و از یک منبع نور برای خشک کردن رزین استفاده می‌شود. عملکرد این نوع از پرینترهای سه بعدی بر مبنای تابش نور به رزین (فتوپلیمر) است و با تکرار این کار لایه به لایه شکل مورد نظر با دقت بسیار بالا ساخته می‌شود.
این روش برای ساخت نمونه‌هایی با دقت بالا در صنعت طلاسازی، دندان پزشکی و برخی از صنایع که در آن‌ها از نمونه پرینت شده به عنوان نمونه‌ای که در قالب گچی یا سرامیکی قرار می‌گیرد استفاده می‌شود.
از جمله مزایای این تکنولوژی می‌توان به موارد زیر اشاره کرد:

1- دقت بسیار بالا در ساخت (حداکثر 5 میکرومتر)
2- سرعت بالای تولید نمونه اولیه

شماتیک نحوه عملکرد تکنولوژی SLS

پرینترهای سه بعدی SLS
تکنولوژی SLS یکی از روش‌های تولید افزایشی است که با استفاده از لیزر به عنوان منبع تغذیه باعث رسوب مواد اولیه (که معمولاً فلز است) می‌شود. در این روش لیزر به طور خودکار نقاط تعریف شده توسط مدل سه بعدی را هدف قرار داده و مواد اولیه را برای ایجاد یک ساختار جامد به هم متصل می‌کند.
نحوه کار این تکنولوژی تولید افزایشی به این صورت است که پرینتر سه بعدی از یک نوع منبع تغذیه بالا مانند یک لیزر دی اکسید کربن استفاده کرده و مخلوطی از ذرات ریز مواد اولیه مانند پلاستیک، فلز، سرامیک یا پودر شیشه را به توده‌ای جامد سه بعدی تبدیل می‌کند. این لیزر به طور انتخابی، مواد پودر مانند را با استفاده از مدل سه بعدی نمونه (به عنوان مثال یک فایل سه بعدی طراحی شده به وسیله CAD یا اسکن سه بعدی) بر روی سطح تولید می‌کند. روش لایه سازی در این تکنولوژی به این صورت است که ابتدا لایه‌ای از مواد اولیه بر روی پلت فرم قرار داده شده و پس از جامد شدن و لایه سازی توسط لیزر، لایه بعدی مواد اولیه را بر روی لایه قبل قرار می‌دهیم و این روند تا کامل شدن نمونه مورد نظر ادامه دارد.

شماتیک نحوه عملکرد تکنولوژی DLP

DMLS و SLM پرینترهای سه بعدی
هردو روش پرینت سه بعدی SLM (ذوب انتخابی با لیزر) و DMLS (تف جوشی مستقیم فلز با لیزر) قطعات را با روشی مشابه SLS می‌سازند. تفاوت اصلی بین این تکنولوژی‌ها و تکنولوژی پرینت سه بعدی SLS در ماده اولیه آن‌هاست، ماده اولیه پرینتر سه بعدی SLS پودر پلاستیک است درحالی که ماده اولیه این دو تکنولوژی می‌تواند انواع فلزات باشد. تکنولوژی SLM پودر فلز را کاملاً ذوب می‌کند در حالی که در پرینتر سه بعدی DMLS پودر فلز تا دمایی نزدیک به نقطه ذوب حرارت می‌بیند که باعث می‌شود ذرات به صورت شیمیایی به هم متصل شوند. تکنولوژی پرینت سه بعدی DMLS تنها قابلیت ساخت قطعات با آلیاژهای خاصی از فلزات مانند نیکل و Ti64 را دارد در حالی که SLM می‌تواند با فلزات خالص مثل آلومینیوم هم قطعه بسازد.این تکنولوژی‌های پرینت سه بعدی برخلاف SLS نیاز به ساپورت های خاصی دارند که نیروهایی که هنگام ساخت به قطعه وارد می‌شود دفع شود. این ساپورت ها امکان تاب برداشتن و تخلخل در قطعه را کاهش می‌دهند.

پرینترهای سه بعدی EBM
تکنولوژی پرینت سه بعدی EBM (ذوب با پرتوی الکترونی) به جای لیزر از یک پرتو الکترونی با انرژی بالا برای ایجاد اتصال بین ذرات پودر فلز استفاده می‌کند. یک پرتوی الکترونی متمرکز از یک لایه نازک پودر عبور می‌کند و باعث ذوب و انجماد محیط مقطع مورد نظر جسم می‌شود. سیستم‌های الکترونی فشار کمتری بر قطعه وارد می‌کنند و نسبت به پرینترهای سه بعدی SLM و DMLS نیاز کمتری به سازه ساپورت دارند. پرینتر سه بعدی EBM از انرژی کمتری استفاده می‌کند و سرعت بیشتری نسبت به دیگر تکنولوژی‌های پرینت سه بعدی فلز دارند اما نسبت به آن‌ها کیفیت پایین‌تری دارند.

پرینترهای سه بعدی MJF
پرینتر سه بعدی مولتی جت فیوژن ترکیبی از تکنولوژی‌های SLS و متریال جتینگ – پلی جت است. تعدادی نازل جوهرافشان از محیط پرینت عبور می‌کنند و یک عنصر اتصال دهنده را روی یک لایه نازک از پودر پلاستیک می‌ریزد. همزمان در گوشه‌های قطعه یک عنصر ذوب کننده تزریق می‌شود. سپس یک منبع انرژی IR با نیروی بالا از روی سینی ساخت می‌گذرد و قسمت‌هایی که عنصر اتصال دهنده دارند ذوب شده و به هم متصل می‌شوند. این پروسه تا وقتی قطعات ساخته شوند تکرار می‌شود.

پرینترهای سه بعدی در پزشکی
در حال حاضر در کشورهای در حال توسعه باور بر این است که یک پزشک می‌تواند پیش از عمل جراحی بر روی یک مدل چاپ سه بعدی سفارشی نگاهی بیاندازد و با آن تمرین کند. پس از آن ما به طور بالقوه نتایج جراحی بهتری خواهیم داشت. با استفاده از این فناوری، پزشک بهتر آموزش خواهد دید، جراحی در زمان کمتری انجام خواهد شد و بیمار زمان کمتری در معرض بیهوشی خواهد بود.
در حال حاضر چاپگرهای سه‌بعدی جای خود را در تهیه و تولید اندام‌های مصنوعی به خوبی باز کرده‌اند. اندام‌های تولیدی فعلی مانند دست و پا، دندان و وسایل کمک شنوایی، معمولاً از پلاستیک یا فلز ساخته شده و اگرچه در تماس با بدن قرار می‌گیرند، وارد جریان خون نمی‌شوند. در گذشته روکش یک دندان باید در کارگاهی جداگانه تولید می‌شد و ساخته شدن آن حداقل به چند روز (یا حتی چند هفته) زمان نیاز داشت و بیمار نیز مجبور بود 2 تا 3 بار به مطب دندانپزشک مراجعه کند اما امروزه با استفاده از چاپگر سه‌ بعدی، دندانپزشک در همان ملاقات اولیه اسکنی سه‌ بعدی از دندان مورد نظر بیمار تهیه کرده و بلافاصله روکشی دقیقاً مشابه و کاملاً اندازه دندان خود بیمار برای وی تولید می‌کند. این وسیله همچنین دریچه امیدی را به سوی بیماران دچار قطع اندام گشوده است. این افراد تا پیش از این مجبور به استفاده از پروتزهای نازیبایی بودند که به خوبی هم اندازه آن‌ها نمی‌شد، حالا نه تنها می‌توانند اندام‌هایی کاملاً اندازه و مناسب با وضعیت عضو خود داشته باشند بلکه حتی می‌توانند بنا به میل خود تغییراتی را نیز درطرح پروتز به وجود آورده و به سلیقه خود آن را بیارایند. بیماران پس از این مجبور به پنهان کردن اندام‌های مصنوعی خود نبوده و خواهند توانست با اعتماد به نفس بیشتری در جوامع حضور یابند. گروهی از پژوهشگران دانشگاه فنی جورجیا در تلاشند تا با استفاده از چاپگر سه‌بعدی راه‌حلی برای مشکل درست اندازه نشدن پروتز اندام‌ها بیابند. آن‌ها سعی دارند تا حفره اتصال این پروتزها را طوری بسازند که بتواند خود را با شرایط مختلف میزان مایع بدن تطبیق داده و در صورت نیاز سفت‌تر یا شل‌تر شده و از افتادن اندام مصنوعی یا ناراحتی و دردناک شدن محل اتصال با بدن جلوگیری کند.
از جمله کاربردهای پرینترهای سه بعدی، استفاده در علم پزشکی و سلول‌های بنیادین است. گاهی مواقع در برخی بیماران زخم‌ها به دلایل مختلفی از جمله جراحت، ایجاد می‌شوند که بدن به تنهایی قادر به ترمیم آن نیست یا برای باز آفرینی آن عضو آسیب دیده نیاز به کمک دارد. چاپگرهای سه بعدی با استفاده از موادی همچون سلول‌های بنیادین یا مواد دیگر، این امکان را ایجاد می‌کنند که بخش‌های آسیب دیده، طراحی و جا نمایی شود.

قطعات پروتز کم هزینه
ایجاد پروتز سنتی بسیار وقت گیر و مخرب است و برای ایجاد هر گونه تغییرات به پروتز قالب اصلی از بین می‌رود. علاوه بر این، هزینه پروتز سنتی یک مانع قابل توجه برای افراد کم توان مالی است.
با توجه به اینکه کودکانی که نقص عضو دارند هنوز در حال رشد هستند استفاده از پرینترهای سه بعدی در ساخت پروتز برای آن‌ها گزینه خوبی است. یکی از مشکلاتی که پروتزهای سنتی دارند عدم امکان قفل شدن آن‌هاست و استفاده کنندگان از آن‌ها قادر به دوچرخه سواری یا کوهنوردی نیستند.

وسایل قابل کاشت در بدن
اکنون پزشکان علاوه بر پلاستیک و فلز، چاپگرهای سه‌بعدی را با سلول‌های زنده انسانی پر کرده و با این دستگاه‌ها بافت‌های زنده چاپ می‌کنند. به این روش چاپ‌زیستی یا بیوپرینتینگ گفته می‌شود. امید این است که روزی بتوان با استفاده از سلول‌های بدن خود فرد، اندام‌های زنده‌ای برای بیماران نیازمند پیوند اعضا تولید کرد. به نظر برخی صاحب‌نظران این آرزو در چند دهه آینده به حقیقت پیوسته و احتمالاً رشته پیوند اعضا را دگرگون خواهد ساخت. همچنین امید است دیگر جان بیماران در فهرست انتظار عضو اهدایی به خطر نیفتاده و سیستم ایمنی بیماران دریافت کننده پیوند نیز اعضای دریافتی را پس نزند.
مهندسین زیست‌پزشکی از روش‌های گوناگونی برای چاپ یک عضو بهره می‌گیرند. چاپگر در ابتدا قالبی پلاستیکی از عضو مورد نظر می‌سازد که بعداً توسط سلول‌های انسانی پوشیده خواهد شد یا اینکه سلول‌ها توسط چاپگر روی ژلی از جنس کلاژن که همه آن‌ها را در کنار هم نگه خواهد داشت، پاشیده می‌شوند. سلول‌ها باید به مدت چند هفته روی این داربست پلاستیکی رشد کنند تا توانایی بالقوه فعالیت را به‌دست آورند. پس از انتقال این محصول به درون بدن، داربست تجزیه شده و تنها بافت انسانی برجای می‌ماند. این موضوع سبب می‌شود که عضو در بدن کودکان بیمار دریافت کننده، قابلیت رشد داشته و نیاز به اعمال جراحی بیشتر در آینده مرتفع شود.
در حال حاضر نیز مهندسین زیست‌پزشکی دانشگاه ویرجینیا توانسته‌اند گوش انسان را چاپ کنند و پژوهشگران دانشگاه میشیگان نیز به تحقیق و آزمایش در این زمینه مشغولند.
به عنوان مثال می‌توان به وصله‌های جمجمه‌ای که برای پوشاندن سوراخ‌های ایجاد شده در جمجمه برای انجام جراحی مغز به کار می‌روند یا صفحات جمجمه‌ای که جایگزین قطعات از بین رفته جمجمه در اثر ضربه به سر یا سرطان می‌شوند، اشاره کرد. اکنون در چند مرکز درمانی از جمله مایوکلینیک آمریکا، تعویض مفاصل ران و زانو با مفاصل مصنوعی تولید شده توسط چاپگرهای سه‌بعدی برای برخی بیماران واجد شرایط انجام می‌گیرد. استفاده از این مفاصل با طراحی سفارشی، زمان عمل جراحی و نیز دوره نقاهت پس از آن را بسیار کاهش می‌دهد چراکه جراحان مجبور نیستند برای قرار دادن آن‌ها در محل خود، استخوان‌ها را بتراشند. سازمان غذا و داروی ایالات متحده دو آزمایشگاه خود را به بررسی تأثیر این فن‌آوری بر آینده تولید وسایل پزشکی اختصاص داده است.
امروزه پیش‌بینی می‌شود، استفاده از چاپگرهای سه‌بعدی در علم پزشکی تحول بزرگی را در این حوزه رقم خواهد زد. از دست و پای مصنوعی گرفته تا دندان و دریچه قلب، پرینترهای سه‌بعدی وسایلی با طراحی منحصر به فرد برای هر بیمار تهیه می‌کنند و هر روز بر شمار بیمارستان‌هایی که از این فن‌آوری نوین استفاده کرده یا در مورد کاربردهای مختلف آن به پژوهش پرداخته‌اند اضافه می‌شود.

سنسور سفارشی ساخته شده
محققان دانشگاه واشنگتن در سنت لوئیس با اسکن از قلب حیوانات مدل‌هایی چاپ کرده‌اند که به وسیله سنسورهای الکتریکی، در اطراف  آن‌ها، احاطه شده‌اند. این دستگاه‌های سیلیکونی می‌توانند به راحتی دور قلب انسان و با تناسب کامل متصل شوند. در حال حاضر این سنسورها توانایی تشخیص میزان اکسیژن موجود در قلب یا حتی فشار و ضربان قلب انسان و دمای بدن را کنترل کنند. اما گام بعدی در طراحی این سنسورها شناسایی و کنترل میزان اسید موجود برای جلوگیری از انسداد عروق است.

مدل‌های پزشکی
گروهی از محققین در آمریکا و چین برای درمان و جلوگیری از گسترش تومورهای سرطانی و پیدا کردن راهکارهای مقابله با آن موفق به چاپ سه بعدی مدل‌های تومور سرطانی شده‌اند. چاپ مدل‌های مخصوص هر بیمار با کمک گرفتن از اسکن‌های CT و MRI و به تبع آن پیشرفت در پژوهش‌های پزشکی باعث کاهش قابل ملاحظه تعداد عمل‌های جراحی خواهد شد.

استخوان
در سال ۲۰۱۱، پروفسور Susmita Bose از دانشگاه واشنگتن آمریکا، موفق به ساخت دستگاه پرینتر سه بعدی‌ با آهن شد که امکان اتصال مواد شیمیایی و پودر سرامیکی برای ایجاد داربست در استخوان‌ها برای رشد سریع‌تر استخوان‌های آسیب دیده را فراهم می‌ساخت. هدف پروفسور بوز از ساخت این دستگاه رسیدن به روزی است که این دستگاه بتواند به وسیله نوعی عمل ایمپلنت و با استفاده از مواد طبیعی استخوان آسیب دیده را به استخوان‌های در حال رشد پیوند داده و حتی بتواند در ساختار استخوان‌های باربر بدن نیز تأثیر گذار باشد.

پرینترهای سه بعدی ماندنی هستند یا رفتنی؟
همانطور که بررسی شد مدت‌ها است که افراد زیادی منتظر ظهور پرینترهای سه بعدی بوده‌اند. این ابزارها در پول، انرژی و وقت مردم صرفه جویی می‌کنند. این پرینترها در زمینه مدل‌های اولیه واقعاً کار آمد هستند و در بعضی بخش‌ها تقریباً بی نظیرند؛ آن‌ها روز به روز قابل حمل تر، کاربردی‌تر، ارزان‌تر و با کیفیت‌تر می‌شوند.
این ابزارها شاید درهای جدیدی را بر روی افرادی که هیچ وقت به فکر طراحی یا مهندسی نبوده‌اند باز کنند. یک فرق اساسی پرینترهای سه بعدی با بقیه تکنولوژی‌ها این است که این ابزار آمیخته‌ای از علم و هنر را ارائه می‌کند. در نتیجه می‌تواند هر ذهن آماده‌ای را که پیش از این هرگز در این حوزه نبوده است را به سمت خود بکشاند.

منابع:
1- http://farnet.ir/1393/05/69364/everything-you-need-to-know-about-3d-printers/
2- https://zharfa3d.com/3d-printer-application-in-medicine/
3- https://idesign3d.ir/
4- http://www.behpu.com/article/details/345/
5- http://xprinter3d.com//
6- http://3dware.ir/products/3d-printers/186-3d-printing
7- http://3dware.ir/products/3d-printers/186-3d-printing
8- http://paydartajhiz.com/
9- https://3dfast.ir/