2020年03月31日 | 美确诊超14万例！“3D打印”抗疫物资能否成“救火队长”？

全球新冠防疫依旧形势严峻，尤其在美国目前累计确诊病例已经超过 14 万例（据美国约翰斯·霍普金斯大学 29 日发布的最新统计数据），上升至全球首位。同时，美国各州的防疫物资也频频告急，甚至曝出“各州抢防疫物资”“美医务人员自曝称像被送入屠宰场的羔羊“等令人惊愕的消息。

面对这一窘境，美国汽车工业巨头福特、通用汽车、特斯拉们以及航空巨头波音等都已“被迫”加入到生产前述设备的队伍中。为了弥补紧急医疗物资的缺口，多家美国企业还采用了先进的 3D 打印技术，以加速转产医疗防控物资。  

为什么是 3D 打印？　

3D 打印技术指的是以数字模型为基础，运用粉末状金属或塑料等可粘合材料，通过逐层打印的方式来构造物体的技术。自 2013 年发展至今，3D 打印技术越来越成熟，并广泛运用在智能制造、医疗保健、教育、专业服务等多个领域。据 IDC 预测，2020 年全球增材制造产值将达 289 亿美元。

传统大规模生产离不开人为组装，3D 打印凭借 3D 一体成型的方式省去了组装环节，也缩短了供应链，可以节省大笔劳动力成本和运费。同时，由于 3D 打印的特殊性，还可以进行现场实地打印，根据用户需求，按照就近法则，实现零时间交付生产。

而对于疫情防控物资生产而言，这些优点正是恰到好处。作为一种特殊时期的应对措施，企业通过 3D 打印能够更灵活地实现转产呼吸阀门、过滤器、面罩等应急物资，为跨界开辟了一条捷径。

3D 打印已成“救火队长”

上周，特朗普开始援引《国防生产法》，“迫使”通用汽车履行（生产）呼吸机的联邦合同。

根据美国上世纪 50 年代通过的《国防生产法》，总统有权要求私营企业生产国防相关产品，就此采取激励措施，并可控制这些产品的经销。

据特朗普的最近讲话来看，波音、福特、霍尼韦尔、3M、Hanes 等美国知名企业的工厂车间以及生产线都正在接受改造，以转产呼吸机、防护口罩、护面罩和其他重要设备。

由此，在危急时刻，3D 打印技术成为 “救火队长”。

据福特介绍称，该公司使用 3D 打印技术生产出了能够抵御新冠病毒的面罩，并已经运往密歇根州的当地医院。截止 29 日，福特已经生产了 75000 个 3D 打印面罩，此后每周还将持续出货 10 万个面罩，以支援美国疫情危急的各州。

日本汽车制造商丰田也表示已为在北美开始生产两批关键医疗器械的准备，以帮助一线员工复工。与福特一样，丰田表示将开始批量生产 3D 打印面罩，并正在寻找合作伙伴以便开始生产口罩。该公司表示已经准备好开始生产口罩，但需要相应的合作伙伴来提供过滤器，以阻止病毒颗粒进入。

3D 打印面罩

而波音早已将 3D 技术广泛运用到飞机零部件的生产中，此次它其也将使用美国各地多处设施的 3D 打印设备来生产面部护具，以尽快帮助保护一线抗疫工作人员远离被感染的风险。

按其生产计划，初期目标是每周生产数千个面部护具，并逐渐提升产量。据波音介绍，波音在密苏里州圣路易斯、加州埃尔塞贡多、亚利桑那州梅萨、亚拉巴马州亨茨维尔、宾夕法尼亚州费城等城市都拥有增材制造机，只要这些设施尚能运行，且能够满足各级政府卫生指令和波音员工卫生安全要求，就将先期投入生产。此外，波音还承诺将提供世界最大货机之一的“载梦者”飞机，用于向医护人员运送重要急需物资。

硅谷一家 3D 打印公司 Carbon 也正在利用 3D 打印技术和合同制造商网络，来生产医疗设备和设备零件，以帮助遏制和治疗新型冠状病毒肺炎。该公司的数字光合成技术和树脂材料可用于多种零件的 3D 打印，包括面罩，测试拭子等。“通过动态生产零件（在许多情况下是本地生产）来克服供应链的挑战，3D 打印技术具有独到的优势。”该公司表示。

另一方面，检测拭子匮乏是导致测试能力遇到瓶颈的原因之一。对用于检测病毒的鼻拭子，Carbon 的设计师经历了一个“漫长”的设计过程。他们在 72 小时内设计了 7 种不同的 3D 网状结构。随后在斯坦福大学医学中心、哈佛医学院等机构的帮助下，迅速验证了其设计的可行性。

3 月 21 日，Carbon 已经将各类设计模型发送给其医疗合作伙伴进行测试。据 Carbon 的联合创始人 Joseph DeSimone 透露，其中一个设计通过了斯坦福大学的舒适性和有效性测试，这一认可使其获得了 FDA 的批准。本周他将通过该设计与另外一款优秀的设计相结合，以便研发出更好的拭子。

3D 打印咽拭子原型

开放模型，3D 打印助力分布式生产

面对医疗防护物资极度缺乏的窘境，日前美国一些医护人员已经开始自己制作口罩。例如，蒙大拿州的几名医疗工作人员经过试验，成功利用 3D 打印技术制造出了可重复利用的塑料防护口罩，并且将制作过程和相关经验分享给网友。与此同时，蒙大拿州许多中小学的老师也在用学校的 3D 打印机制作口罩。

而在全球范围内，有不少公司还直接开放其 3D 打印的模型文件，鼓励终端用户自行制造口罩等医疗物资，以抵消供应链断裂带来的影响。

作为 3D 打印材料的制造商，智利公司 Copper3D 推出了一款名为“NanoHack”的口罩，通过在其中加入铜元素来过滤空气中的有害细菌和毒素。目前，Copper3D 已经在网上共享了 N95 口罩的开源 STL 文件，旨在动员 3D 打印制造商、创客等组织或个人制作 N95 口罩。

同时，惠普也表示，该公司正在研究全新零部件的 3D 打印制造方法，比如可以通过肘部轻松开启、以避免手口传播的新型塑料门把手的适配件 。并且，会将向需要这些零件的申请者开放专用的设计模型文件，以便大家能够同心协力地在全球其它地方安排分布式生产。

惠普 3D 打印

3D 打印并非“万能药”

尽管目前 3D 打印技术在特殊时期备受青睐，更被视作解决物资短缺和供应链危机的利器之一。但是，任何新技术都并非完美无缺，3D 打印的成品的强度、韧性都与传统生产方式有一定的差距，而且可用的材料只有树脂、塑料、金属粉末等少数几种，局限性较大。

此外，3D 打印文件的随意使用还有可能面临的诉讼风险。由于一些零件的模型依旧受版权和专利保护，使用者需要向官方制造商提出正式请求，获得合法许可后，才能使用。

然而，即便是开放了 3D 打印模型文件下载，也并不意味着普通人就能轻易使用，毕竟相配套的 3D 打印机设备和原材料的成本仍然相当高昂。