4 Cara Pencetakan 3D Mengubah Industri Medis

Industri medis adalah salah satu sektor dengan pertumbuhan tercepat dalam manufaktur aditif, dan digunakan untuk berbagai aplikasi, mulai dari implan khusus pasien hingga prototipe fungsional yang realistis dan peralatan medis canggih. Dan dengan lebih dari 97 persen profesional AM medis yakin bahwa penggunaan manufaktur aditif akan terus meningkat (Survei AM/3DP Medis SME 2017), teknologi ini memiliki potensi besar di berbagai bidang seperti bioprinting dan aplikasi medis lainnya.

Sebagai bagian dari seri kami yang mengeksplorasi dampak manufaktur aditif di berbagai industri, hari ini kami melihat aplikasi pencetakan 3D saat ini dalam sektor medis, dan bagaimana teknologi diharapkan berkembang.

Bagaimana industri medis menggunakan pencetakan 3D?

Penyesuaian

Permintaan akan cara produksi yang lebih cepat dan hemat biaya produk adalah salah satu faktor kunci di balik penggunaan pencetakan 3D dalam sektor medis. Berkat kebebasan desain yang lebih besar dan kemampuan untuk memproduksi suku cadang dan komponen yang sangat kompleks, manufaktur aditif memberikan solusi ideal untuk kebutuhan industri medis, dan oleh karena itu mengubah  cara pembuatan perangkat medis.

Pertama dan terpenting, manufaktur aditif menyederhanakan proses perancangan dan pembuatan perangkat kustom. Karena setiap pasien berbeda, perangkat medis, seperti prostetik dan implan, harus disesuaikan untuk memenuhi kebutuhan pasien yang bersangkutan.

Secara tradisional, pembuatan perangkat medis yang kompleks merupakan proses yang memakan waktu dan mahal, membutuhkan peralatan yang mahal. Namun, dengan kemajuan dalam manufaktur aditif, sekarang jauh lebih hemat biaya untuk memproduksi perangkat medis yang kompleks, karena teknologinya tidak memerlukan perkakas. Selain itu, kebebasan desain yang diberikan oleh teknologi AM berarti sekarang memungkinkan untuk memproduksi perangkat kompleks yang sebelumnya tidak mungkin menggunakan metode manufaktur tradisional.

Kecepatan ke pasar lebih cepat

Manfaat lain dari manufaktur aditif adalah kecepatan yang memungkinkan untuk merancang dan memproduksi suku cadang. Jika perangkat cetak 3D memerlukan iterasi desain apa pun, ini dapat dilakukan dalam hitungan jam, sehingga mengurangi waktu pemasaran perangkat medis baru secara signifikan.

Dalam hal bahan, sistem pencetakan 3D yang digunakan untuk aplikasi medis juga dapat mendukung berbagai bahan biokompatibel, yang tahan terhadap sterilisasi oleh radiasi gamma dan etilen oksida. Bahan tersebut sangat cocok untuk aplikasi di mana kompatibilitas dengan jaringan manusia adalah kebutuhan, seperti implan gigi. Pencetakan multi-material juga merupakan kemungkinan yang muncul, dan metode ini dapat digunakan untuk membuat model manusia yang realistis dengan berbagai bahan yang mewakili organ, tulang, dan jaringan lunak.

4 kasus penggunaan untuk pencetakan 3D medis

1. Penelitian dan pengembangan medis

Prototipe cetak 3D dapat berkontribusi besar pada penelitian medis dengan menyediakan model dan prototipe anatomi yang realistis. Dan karena pencetakan 3D mempercepat siklus desain produk, insinyur biomedis sekarang dapat membuat model dan prototipe yang jauh lebih cepat. Misalnya, model cetak 3D dari tumor kanker telah dibuat untuk membantu profesional medis lebih memahami bagaimana tumor berkembang dan menyebar, serta untuk pengujian obat kanker. Pemesinan atau pencetakan injeksi prototipe semacam itu tidak akan praktis, karena teknologi ini tidak dapat menawarkan iterasi cepat yang sama dan kompleksitas desain seperti manufaktur aditif.

2. Pengujian dan perencanaan praklinis

Model cetak 3D juga memungkinkan dokter untuk memvisualisasikan anatomi pasien dan menilai patologi kompleks secara langsung, mengatasi tantangan gambar digital yang tidak memiliki realisme 3 dimensi. Dan berkat kemajuan dalam pencetakan 3D multi-bahan, model yang diproduksi secara aditif yang terbuat dari bahan yang berbeda dapat dibuat untuk meniru karakteristik jaringan dan tulang manusia. Metode ini dapat membantu ahli bedah merencanakan operasi sebelumnya, dan meningkatkan presisi pembedahan dan hasil pascaoperasi.

3. Perangkat medis

Dengan pasar global untuk perangkat medis cetak 3D yang diperkirakan akan mencapai lebih dari $1 miliar pada tahun 2026 (Future Market Insights), manufaktur aditif menawarkan nilai signifikan untuk produksi produk medis yang disesuaikan. Dari implan berbentuk kompleks, prostetik yang dipersonalisasi, dan alat bantu dengar hingga alat yang sesuai untuk tujuan tertentu, manufaktur aditif memungkinkan produksi perangkat sekali pakai yang tidak praktis untuk diproduksi menggunakan manufaktur tradisional.

Implan cetak 3D

Saat ini, salah satu segmen dengan pertumbuhan tercepat dalam manufaktur aditif medis adalah implan cetak 3D. Kemajuan dalam AM telah memungkinkan produksi implan yang dibuat agar sesuai dengan anatomi pasien. Selanjutnya, dengan bahan biokompatibel seperti titanium dan paduan kobalt krom, implan ortopedi dan kranial cetak 3D dapat diproduksi dengan kekasaran permukaan yang tepat, sehingga mengurangi tingkat penolakan. Kemungkinan untuk membuat desain yang dioptimalkan secara topologi juga berarti implan dapat  dirancang dengan geometri organik yang kompleks dan bobot yang lebih ringan.

Prostetik

Pencetakan 3D juga membuat dampak besar dalam produksi prostetik yang terjangkau namun sangat akurat. Dengan menggunakan metode manufaktur tradisional, dibutuhkan waktu berminggu-minggu untuk membuat perangkat yang sesuai dengan kebutuhan pasien. Saat ini, hal ini tidak lagi terjadi, karena pembuatan prostetik aditif secara signifikan lebih sedikit memakan waktu dan, dalam banyak kasus, dapat diproduksi dengan biaya yang lebih murah dari prostetik yang dibuat secara tradisional. Pencetakan 3D telah digunakan untuk memproduksi segala sesuatu mulai dari tangan, kaki, dan kawat gigi palsu hingga prostetik wajah dan tengkorak yang kompleks.

Alat bantu dengar

Industri alat bantu dengar adalah sektor lain yang telah diubah dengan munculnya pencetakan 3D, dengan lebih dari 90% dari semua alat bantu dengar dibuat menggunakan teknologi AM, khususnya Stereolithography (SLA). SLA menawarkan produksi bentuk organik yang cepat dan juga tingkat akurasi yang tinggi, ideal untuk penyesuaian.

Gigi

Menurut laporan terbaru oleh SmartTech Publishing, pasar gigi akan mencapai $9,5 miliar pada tahun 2027. Saat ini, laboratorium gigi dapat secara aditif memproduksi jembatan, pelurus gigi, mahkota gigi, peralatan ortodontik, dan model batu, yang dapat disesuaikan agar sesuai dengan paten.

Instrumen medis

Manufaktur aditif juga dapat digunakan di sektor medis untuk membuat alat tambahan seperti jig dan perlengkapan. Instrumen medis cetak 3D dapat dikirimkan dengan cepat dan sesuai permintaan, memungkinkan perawatan pasien tingkat lanjut.

4. Pemasaran dan pendidikan medis

Penggunaan manufaktur aditif dalam sektor medis tidak terbatas pada perencanaan operasi dan manufaktur. Pemasaran medis mendapat manfaat dari model cetak 3D, yang dapat digunakan oleh penyedia medis untuk mendemonstrasikan cara kerja perangkat medis baru. Dan karena AM sangat cocok untuk produksi volume rendah, model cetak 3D adalah pilihan hemat biaya untuk sekolah kedokteran, tempat siswa dapat mengalami pelatihan dan praktik yang lebih baik menggunakan replika anatomi cetak 3D.

Melihat masa depan

Masa depan manufaktur aditif dalam industri medis cerah, dengan bioprinting 3D jaringan dan organ fungsional menerima banyak perhatian.

Teknologi bioprinting saat ini digunakan untuk membantu penelitian obat dan pil, dengan kasus penggunaan yang signifikan dalam pengobatan regeneratif. Peneliti Universitas Harrisburg, misalnya, menggunakan pencetakan 3D untuk membuat cangkok kulit yang sesuai dengan kontur dari sel manusia, dan para ilmuwan di Universitas Oxford telah menemukan metode baru untuk mencetak sel 3D untuk membentuk jaringan hidup. Jaringan buatan ini meniru fisiologi struktur seluler alami, yang berpotensi dapat digunakan untuk membuat model jaringan untuk pengujian klinis. Meskipun tujuan akhir mencetak jaringan hidup yang dapat ditransplantasikan masih menantang, teknologi ini memiliki potensi besar untuk perawatan kesehatan.

Banyak penelitian juga sedang dilakukan untuk pencetakan 3D dan  pengiriman obat dengan pelepasan waktu. Dengan teknologi pencetakan 3D, beberapa obat dapat dicetak menjadi satu pil dan kemudian dilepaskan dalam waktu yang tepat, sehingga pasien tidak perlu meminum banyak obat. Peneliti MIT telah membuat kemajuan penting di bidang ini, setelah mengembangkan metode manufaktur aditif baru untuk membuat obat dan vaksin, yang dapat melepaskan beberapa dosis obat selama periode waktu yang terkendali.

Tantangan di depan

Terlepas dari  kemajuan yang luar biasa ini, manufaktur aditif dalam industri medis masih menghadapi tantangan tertentu. Peraturan untuk perangkat medis cetak 3D adalah salah satu tantangan tersebut dengan produsen perangkat medis wajib memenuhi persyaratan yang ketat.

Namun, manufaktur aditif telah mengakar kuat di industri medis dan seiring dengan semakin matangnya teknologi dan berkembangnya pengetahuan, pada akhirnya akan menghasilkan biaya yang lebih rendah dan aplikasi yang lebih maju seperti pencetakan organ dan jaringan 3D.

Ini adalah yang kedua dalam Seri Industri dan AM — mengapa tidak memeriksa artikel terakhir kami tentang bagaimana AM itu mempengaruhi industri konstruksi ?