苏黎世科学家使用嵌入式磁铁3D打印人造心脏泵2018-11-02 10:45

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2018年10月30日,瑞士苏黎世联邦理工学院机械与加工工程系的博士生Kai von Petersdorff-Campen开发了一种3D打印技术,用于制造含磁铁的产品。 他通过3D打印人工心脏泵原型展示了他的方法,称为“嵌入式磁体打印”,并获得了美国人工内脏器官协会(ASAIO)的原型设计一等奖。

 
△原型的横截面,深灰色的磁性元件清晰可见

Petersdorff-Campen说:“我的目标不是制造出良好的心脏泵,而是要展示如何在一步中将其制造出来。”

人工心脏泵不仅是几何形状复杂的产品,更重要的是,它们含有磁铁 - 而且在使用磁铁进行3D打印的领域,研究仍处于起步阶段。因此,Petersdorff-Campen的心脏泵是首批使用3D打印制造磁性元件的原型之一。

这位26岁的博士生今年春天开发了原型。 Petersdorff-Campen称他新开发的方法是“嵌入式磁铁打印”。关键是要确保磁铁直接在塑料中3D打印。磁粉和塑料在打印前混合并加工成称为线材。使用FDM技术,这些线材通过喷嘴打印出来,自动打印出计算机生成的形状。然后将打印的成品在外部磁场中磁化。塑料心脏泵原型总共花了15个小时进行打印。

最大的困难之一是线材的研发:添加到颗粒混合物中的磁性粉末越多,磁体越强,但这会导致最终产品更脆。 “我们对各种塑料和混合物进行了测试,直到线材具有足够的柔韧性以进打印,同时仍具有足够的磁力,”Petersdorff-Campen说。

Petersdorff-Campen在一本学术期刊上发表了他的着作。反应各不相同,他解释说:“有些人已经在询问他们可以在哪里订购材料。”有人批评3D打印不适合生产医疗设备,因为他们必须经历各种审批程序。 “不过,这不是我的重点,”Petersdorff-Campen强调说。 “我只是想表明这个原理。”他确信科学家和开发人员值得进一步发展。


 
△由聚合物 - 磁性粉末混合物组成的线材

尽管他的方法可能不适合制造心脏泵,但磁体3D打印的潜力巨大。 磁铁还用于电动机,例如许多技术家用设备中的电动机,从计算机的硬盘驱动器到扬声器和微波炉。 如今,具有磁体的几何形状复杂的部件通过复杂的注塑成型生产,但是使用3D打印可以使该过程明显更快且更便宜。
Petersororff-Campen表示,这还有很长的路要走:“在材料和加工方面还有很多需要改进的地方。”例如,他的心脏泵能够成功地每分钟泵送2.5升,旋转1000次, 但这还不符合实践中要求的标准:“我不希望植入这样的设备。”

编译自:3ders


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