Impresión 3D en "período de invención inigualable"

Las aplicaciones de tecnología de impresión 3D cobran vida en aplicaciones que van desde el desarrollo de maquinaria para envasado hasta la producción de dispositivos médicos, o la impresión de medicamentos personalizados en el hogar de un paciente.

Pinzas de plástico elaboradas mediante impresión 3D. Foto de igus.
Pinzas de plástico elaboradas mediante impresión 3D. Foto de igus.

Más allá de sus usos terapéuticos para los pacientes, la impresión 3D también está involucrada en el espacio del empaque.

La FDA reconoce que "los avances en la ciencia de los materiales, la salud digital, la impresión en 3D y otras tecnologías continúan impulsando un periodo de invención sin precedentes para los dispositivos médicos".

Esta perspectiva proviene de una declaración del 26 de noviembre de 2018 del Comisionado de la FDA Scott Gottlieb, y de Jeff Shuren, director del Centro de Dispositivos y Salud Radiológica, que describe nuevos pasos transformadores para modernizar el programa 510(k) de la FDA, para avanzar en la revisión de la seguridad y la efectividad de los dispositivos médicos.

Las Aplicaciones Médicas de la página web de impresión 3D de la FDA señalan que los dispositivos médicos impresos en 3D disponibles en el mercado incluyen instrumentos, implantes y prótesis externas. “Algunos dispositivos se imprimen desde un diseño estándar para hacer múltiples copias idénticas del mismo dispositivo. Otros dispositivos, denominados adaptados al paciente o específicos del paciente, se crean a partir de los datos de imágenes de un paciente específico", afirma la agencia.

El informe dice que la impresión 3D/fabricación aditiva también puede "usarse para reducir el desperdicio al usar menos materias primas y requiere de menos pasos de fabricación". La agencia también señala el ángulo del paciente, al indicar que "los científicos están investigando cómo usar el proceso de impresión 3D para fabricar órganos vivos, como un corazón o un hígado, pero esta investigación se encuentra en [sus] primeras etapas de desarrollo ".

Los laboratorios de impresión 3D en los hospitales, por su parte, representan una tendencia emergente, según el artículo de ASME.org de 2017, las 5 formas en las que la impresión 3D está cambiando el campo médico. El artículo explica que este trabajo "se enfoca en imprimir modelos específicos del paciente antes de la cirugía para observar la anatomía específica de él o ella". Prótesis de bajo costo, implantes médicos personalizados, dispositivos de protección personalizados y ayudas, y futuros biomateriales para estructuras orgánicas y órganos complejos representaron los otros cuatro métodos de impresión 3D.

Un informe de Business Wire del 26 de noviembre de 2018 describe una emocionante aplicación de impresión 3D que incluye el modelo del apéndice auricular izquierdo del paciente "creado con tecnología Stratasys y Materialise ... destinado a permitir que los cirujanos seleccionen el dispositivo adecuado y planifiquen el enfoque óptimo para ocluir el LAA ”.

Impresión 3D en packaging

Más allá de sus usos terapéuticos para los pacientes, la impresión 3D también está involucrada en el espacio del empaque. Un ejemplo es el Centro para Servicios de Innovación de Empresas de Dispositivos Médicos de Johnson & Johnson en el Centro Médico de Texas, que incluye un laboratorio de impresión 3D, que es parte del esfuerzo de la compañía para acelerar las tecnologías de dispositivos médicos innovadoras.

El departamento de Diseño y Tecnologías Avanzadas de Quadpack ha invertido en la última tecnología de impresión 3D en sus instalaciones de investigación y diseño del Reino Unido, utilizando una impresora Stratasys J750 para acelerar las etapas iniciales del diseño y desarrollo de empaques personalizados, mientras ayuda a probar nuevas ideas. El departamento utiliza la nueva máquina para tres tipos de modelos:

• Los modelos de prototipos ayudan a probar ideas para nuevas referencias en la propia gama de empaques Q-Line de Quadpack.

• Más cerca de la producción, los moldes de prueba se imprimen para pruebas de bajo volumen del producto final.

• Para el material final, los moldes de prueba son compatibles con las líneas de producción en la planta de moldeo por inyección de Quadpack Plastics.

Jeremy Garrard, Director de Diseño y Tecnologías Avanzadas, dice: “Con los modelos 3D y los moldes de prueba, podemos hacer las ideas más rápidas, ayudándonos a desarrollar los productos adecuados para nuestra gama Q-Line, con una industrialización eficiente y acelerada.

“La Stratasys J750 es clave para lograr un tiempo de comercialización más rápido, facilitando la visualización de productos a medida. Para los clientes, un modelo 3D de alta calidad es una forma segura de ver cómo se verá el producto terminado. Puedes verlo, sentirlo y tocarlo. Hace que la idea sea real ", añade.

Las pinzas de plástico hechas para maquinaria de empaque (como se muestra) también pueden resolver problemas para los fabricantes. Según igus, el productor de cosméticos Carecos Kosmetic GmbH utilizó el iglide I150 del proveedor en la impresión 3D, lo que le permitió ahorrar hasta un 85% del costo y el 70% del tiempo de fabricación en comparación con las piezas de aluminio anteriores. Las pinzas impresas en 3D, dice igus, "también son siete veces más ligeras que las pinzas de metal".

Al desarrollar su nueva máquina de soplado/llenado/ sellado LAB+ ASEP TECHWeiler Engineering tomó en cuenta la impresión 3D. "El ritmo del cambio tecnológico ha ido aumentando constantemente, por lo que se han utilizado multitud de innovaciones para mejorar el diseño de nuestros equipos", explica Joe Immordino, Director de Ingeniería de Weiler. “La redacción asistida por computadora, junto con la simulación y el control de cambios, siguen siendo el núcleo del proceso de ingeniería, mientras que las impresoras 3D y las tecnologías basadas en láser son cada vez más frecuentes en el diseño. El intercambio de información de diseño electrónico en 3D entre ingenieros, proveedores, fabricantes, control de calidad, ensambladores y técnicos ha mejorado el proceso de comunicación entre las partes interesadas ".

Un resumen de la investigación de DHL, “La digitalización y la cadena de suministro: ¿Dónde estamos y qué es lo que sigue”, indicó que los encuestados clasificaron la impresión 3D como la tercera tecnología física más importante, después de la robótica y los vehículos autónomos (AVs)?

Futuro prometedor

El mercado global de impresión en 3D, según un informe reciente de Envision Intelligence, fue valorado en $ 26.510 millones en 2018. Envision estima que llegará a $ 33.740 millones para 2024. Eso es una TCAC extraordinaria, de 26.75%. El informe señala las siguientes tendencias médicas:

• Con la ayuda de la impresión en 3D, ‘In air microfluidics’ es un método exitoso para imprimir estructuras en 3D con células vivas. Esta es una técnica especial que permite la producción rápida y en vuelo de micro bloques de construcción que son viables y ayudan a reparar los tejidos dañados.

• Se pueden desarrollar nuevos oídos para niños utilizando la impresión 3D al recolectar las células llamadas condrocitos, que se usan para hacer crecer el nuevo cartílago.

A pesar de la promesa de la impresión 3D, el informe de Envision dice que hay factores limitantes para la impresión 3D. Ellos incluyen disponibilidad limitada y alto costo de materiales, falta de mano de obra calificada y tamaño de los productos generados ".

Dejando de lado las limitaciones, la impresión en 3D también ofrece oportunidades interesantes para el futuro de la atención médica. Eso se demostró en una presentación en el evento anual del 15º Foro Anual de Cadenas de Suministros de Ciencias de la Vida y Control de Temperatura, donde Paul Zikopoulos, de IBM, mostró un video de un paciente que se despierta en medio de la noche con un ataque de asma. Con su inhalador "inteligente" conectado a la nube, el paciente cargó sus condiciones a su médico, quien a su vez le recomendó un tratamiento, luego envió la orden directamente a la impresora 3D del paciente para fabricar la píldora.

Ya sea que se trate de una impresora en la casa de un paciente, en un entorno hospitalario, o en una fábrica con maquinaria de envasado, la impresión 3D es más que una tecnología futura no muy lejana, es la realidad de hoy.

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