Už jste určitě slyšeli slovo prototyp. Ale o co vlastně jde? V určitém okamžiku vznikne v něčí hlavě nápad vzhledu výrobku, součástky nebo třeba uměleckého díla. Někdo si tento nápad nakreslí buď na papír, nebo ve vhodném 2D či dokonce 3D softwarovém prostředku. Jiný uchopí vhodný materiál a začne svoje představy přímo zhmotňovat modelováním, frézováním, soustružením nebo jiným druhem obrábění. Jak ale co nejlépe a co nejrychleji předvést svoje vize ostatním? I přes dokonalost moderních 3D CAD a jiných vizualizačních programů se to nejlépe daří právě těm, co mohou ukázat přímo zhmotnělou podobu svých představ. A proto vznikly a stále více se uplatňují tzv. 3D tiskárny, které dokážou převést 3D projekty v dokonalé hmotné a někdy i přímo funkční prototypy.

Modely v chirurgii

Jednou z mnoha oblastí využití 3D tisku je medicína, v celé řadě jejích oborů. Asi nejznámější použití je ve stomatologii, kde 3D skeny a z nich vytvořené modely se používají již delší dobu. Dentisté tak mohou snadněji vyhodnocovat stav chrupu pacienta, plánovat zákroky v uživatelsky příjemném softwaru a způsob provedení předem zkoušet na vytisknutém 3D modelu. I v ostatních oborech, zejména ortopedické chirurgii, jde o významnou pomůcku, zefektivňující předoperační přípravu. Tato příprava zahrnuje tvarování implantátů, volbu optimální trajektorie šroubů, včetně jejich výběru a umístění.

Obecně vzato jsou trojrozměrné modely dokonalou pomůckou pro implantology. 3D simulace umožňuje lékařům libovolné natočení zobrazené oblasti, řezy skrze kostní hmotu, měření denzity kostí a poskytuje mnoho dalších užitečných informací. V neposlední řadě pak konkrétní 3D modely napomáhají při výběru vhodných nástrojů a v technickém nácviku operace.

Situace u nás

Lékařské použití rapid prototypingu roste, kromě již zmíněných oborů se objevuje v plastické chirurgii nebo pediatrii, abychom jmenovali alespoň některé. Prozatím však nelze hovořit o masovém využívání vytisknutých 3D modelů a v českém zdravotnictví je skrytý ještě poměrně velký potenciál. Zkušenosti ze zahraničí však hovoří jasnou řečí a přínosy jsou nezanedbatelné. Dokonalou předoperační přípravou lze podstatně zkrátit operační časy, což přináší jednoznačný ekonomický efekt na straně zdravotnického zařízení. Klady se však přenášejí i na stranu pacienta v podobě zlepšení výsledků operací. Budeme-li konkrétní, lze zmínit redukci opakovaných operací, minimalizaci délky řezu, zrychlení rekonvalescence a významné zlepšení anatomického uspořádání.

Na obrázcích případová studie operace dolní čelisti po její fraktuře a přetvarování
implantátu na vytisknutém 3D modelu. Zkrácení operačního času o 45 minut.

Na obrázcích případová studie rekonstrukce a fixace kloubní jamky a pánve po fraktuře.
Předtvarování fixačních destiček zkracuje operační čas o dvě hodiny. Celková délka
řezů se redukuje z 300 mm na pouhých 100 mm.

Čeští průkopníci

Jedním z průkopníků využití 3D tisku v medicíně je společnost ProSpon z Kladna, která investovala do nákupu 3D tiskárny ZPrinter 450 a tuto využívá, mimo jiné, pro prezentační účely a zefektivnění komunikace s lékaři při návrhu implantátů, speciálních šroubů a kostních výztuh. Jak uvedl Ivo Ježek, zástupce firmy ProSpon, v panelové diskusi na konferenci IT systémy pro strojírenství v rámci letošního INVEX fóra, investice do moderní technologie výrazně přispěla ke zrychlení konstrukce a výroby implantátů a získávání nových zakázek. Svůj výklad doložil ukázkou konkrétních výstupů z 3D tiskárny. Zajímavé pro účastníky konference jistě bylo také zjištění, že díky svému zaměření na dodávky pro zdravotnictví nedoznal ProSpon výraznějšího snížení poptávky po svých produktech ani v době jinými označované jako krize.

O firmě ProSpon

Firma ProSpon se zabývá vývojem, výrobou a distribucí implantátů a nástrojů pro ortopedii, traumatologii a chirurgii. Většinu distribuovaných produktů sama vyrábí, na českém trhu zastupuje francouzskou firmu Orthomed (vstřebatelné šroubky na rekonstrukci ACL) a korejskou firmu JEIL Medical Corporation (maxilofaciální chirurgie). Výrobky dodává do většiny českých veřejnoprávních i soukromých nemocnic, zákazníky má i na Slovensku, v Rusku, v pobaltských státech a ve Francii. Výroba probíhá převážně v sídle firmy, strojový park tvoří mechanické a CNC obráběcí stroje – soustruhy, frézky a stroj pro elektroerozívní EDM obrábění (drátořez). Výrobní oddělení má 15 zaměstnanců a kromě vlastních zdravotnických prostředků vyrábí i na zakázku dle technických výkresů dodaných zákazníky.

Tiskárny ZPrinter v ČR

Dodavatelem 3D tiskáren ZCorporation pro český trh je společnost BIBUS. Kromě svého tradičního sortimentu je od roku 2004 distributorem 3D tiskáren a neustále rozšiřuje portfolio technologií v tomto oboru. Kromě 3D tiskáren uvedených v článku, je schopna nabídnout 3D tiskárny pro výrobu voskových modelů (pro odlévání metodou ztraceného vosku) a 3D tiskárny, které vyrábějí přesné plastové modely z fotopolymeru. Kromě 3D tiskáren dodává BIBUS také 3D skenery a specializovaný software pro úpravu skenovaných dat. Samozřejmostí je technická podpora na vysoké úrovni.