SLS激光燒結(jié)技術(shù)用于高端放療系統(tǒng)的定制化零件快速制造

來(lái)源：盈普三維

放療系統(tǒng)的最主要組成部分是醫(yī)用電子直線(xiàn)加速器，它是利用微波電場(chǎng)對(duì)電子進(jìn)行加速，產(chǎn)生高能射線(xiàn)，用于人類(lèi)醫(yī)學(xué)實(shí)踐中的遠(yuǎn)距離外照射放射治療活動(dòng)的大型醫(yī)療設(shè)備，廣泛應(yīng)用于各種腫瘤的治療，特別是深部腫瘤的治療。醫(yī)用電子直線(xiàn)加速器可以產(chǎn)生X輻射和（或）電子輻射束。高能X射線(xiàn)具有高穿透性、較低的皮膚劑量、較高的射線(xiàn)均勻度等特點(diǎn)，適用于治療深部腫瘤。電子束具有一定的射程特性，穿透能力較低，用來(lái)治療淺表腫瘤。醫(yī)用治療床是患者放療的載體，放療過(guò)程中要考慮床板對(duì)放射劑量的吸收影響，所以目前高端治療床板不再使用鋁合金材料，從而提高床板對(duì)X射線(xiàn)的透過(guò)率，降低衰減。

應(yīng)用情況
近期，某醫(yī)院在安裝Elekta醫(yī)科達(dá)放療系統(tǒng)時(shí)發(fā)現(xiàn)，其碳纖維醫(yī)治床iBeam evo拓展板一對(duì)連接件中的一只在運(yùn)輸途中遺失了。該原裝連接件經(jīng)過(guò)碳纖維CNC銑削工藝加工制成，用同樣的材料外協(xié)定制加工這個(gè)零件的成本預(yù)計(jì)超過(guò)2000元，而且疫情原因?qū)е录庸ぶ芷谳^長(zhǎng)，沒(méi)有這個(gè)連接件又無(wú)法實(shí)現(xiàn)床板承托頭部的功能，設(shè)備調(diào)試和投入使用的進(jìn)度預(yù)計(jì)可能會(huì)因此延誤超過(guò)2個(gè)月。另一方面，雖然鋁合金CNC加工的周期短、成本低，但會(huì)影響到治療床對(duì)X射線(xiàn)的透過(guò)率，進(jìn)而影響整套設(shè)備的使用。

△該醫(yī)院安裝中的放療系統(tǒng)和碳纖維治療床

△未丟失的對(duì)側(cè)原裝連接件

經(jīng)過(guò)溝通，醫(yī)院最終決定與TPM3D盈普合作，采用三維掃描、逆向設(shè)計(jì)，和SLS激光燒結(jié)技術(shù)，利用尼龍材料快速定制這個(gè)連接件，在加快制作周期、降低制作成本的同時(shí)，不影響治療床對(duì)X射線(xiàn)的穿透率，保障設(shè)備投入運(yùn)行進(jìn)度。
首先因?yàn)闆](méi)有模型數(shù)據(jù)，所以要利用對(duì)側(cè)的另外一只連接件，通過(guò)三維掃描和逆向設(shè)計(jì)獲得三維模型。因?yàn)檫@個(gè)件的結(jié)構(gòu)相對(duì)簡(jiǎn)單，所以?huà)呙韬湍嫦蛩俣容^快，在2個(gè)小時(shí)內(nèi)就完成了數(shù)據(jù)準(zhǔn)備。

△經(jīng)三維掃描和逆向設(shè)計(jì)后的數(shù)據(jù)

得到了連接件的三維數(shù)據(jù)后，我們立刻安排了打印任務(wù)。經(jīng)過(guò)對(duì)該連接件的使用要求評(píng)估，我們最終選擇了Precimid1172Pro BLK尼龍12材料打印，這是一款綜合性能優(yōu)秀的黑色尼龍高分子材料，具備良好的機(jī)械強(qiáng)度和耐磨耐用性，可以滿(mǎn)足此應(yīng)用場(chǎng)景下的使用要求，且材料復(fù)用率高經(jīng)濟(jì)性好。打印的機(jī)型為盈普P360，打印速度快穩(wěn)定性高，成型尺寸與生產(chǎn)效率兼顧。配合一站式零件粉體全性能處理工作站（PPS）可實(shí)現(xiàn)在線(xiàn)自動(dòng)供粉，滿(mǎn)足連續(xù)生產(chǎn)和對(duì)環(huán)境友好的要求。

△TPM3D盈普P360清潔生產(chǎn)解決方案

打印冷卻清粉后，我們?cè)賹?duì)這個(gè)連接件進(jìn)行了化學(xué)蒸汽平滑技術(shù)后處理，使零件表面更光滑，并提升其強(qiáng)度和耐久性。化學(xué)蒸汽平滑技術(shù)利用專(zhuān)用化學(xué)溶劑，經(jīng)氣化后對(duì)艙內(nèi)的零部件進(jìn)行熏蒸，將零件表面“撫平”，使表面光滑致密防水抗污。另外得益于零件表面粗糙度的降低，以及開(kāi)裂點(diǎn)的消失，其韌性顯著提高更加耐用。

△TPM 3D盈普在國(guó)內(nèi)率先引入AMT化學(xué)蒸汽拋光技術(shù)

經(jīng)過(guò)數(shù)小時(shí)的打印與化學(xué)蒸汽平滑處理，我們最終在1天之內(nèi)將滿(mǎn)足要求的數(shù)個(gè)連接件交付給醫(yī)院進(jìn)行安裝使用和備件使用。

△安裝中的SLS尼龍打印連接件

△安裝中的SLS尼龍打印連接件

△安裝完成的SLS打印連接件和拓展板

△安裝完成的SLS打印連接件和拓展板

△系統(tǒng)安裝調(diào)試完成準(zhǔn)備使用

考慮到該零件體積小且在實(shí)際加工過(guò)程中采用的是“拼鍋”的方式與其他訂單一起進(jìn)行打印和熏拋處理，所以實(shí)際加工成本不到400元，另外從開(kāi)始掃描到零件交付僅耗時(shí)1天，為醫(yī)院節(jié)省了金錢(qián)成本和時(shí)間成本，使安裝調(diào)試工作得以盡快開(kāi)展，保障了放療設(shè)備計(jì)劃投入使用的時(shí)間節(jié)點(diǎn)。再次驗(yàn)證了SLS激光燒結(jié)技術(shù)非常適合小批量定制化最終零件的生產(chǎn)制造，并且具備快速響應(yīng)、柔化制造的能力。