Formlabs | 5 min Leestijd

Print duurzame protheses op maat met een betaalbare SLS 3D printer

Dennie Rijk
26-08-21

Lees in deze blog hoe Partial Hand Solutions de Fuse 1 en Fuse Sift gebruikt om high performance, patiëntspecifieke prothesen te 3D printen.

Partial Hand Solutions (PHS) is opgericht in 2007, met het doel om functionele oplossingen aan te bieden aan mensen met amputaties. Zo bieden ze oplossingen voor actieve soldaten, personen met gedeeltelijke hand- en vingeramputaties en kinderen met uitgebreide prothese-eisen. 

Oprichter Matthew Mikosz maakt al heel lang patiëntspecifieke prothesen, maar had altijd één fundamenteel probleem: hoe maak je een duurzame, op maat gemaakte prothese voor een betaalbare prijs?

De uitdaging van Partial Hand Solutions

De afgelopen jaren gebruikte Matthew een workflow waarbij hij injection molding projecten uitbesteedde om prothetische vingers voor patiënten te maken. De onderdelen kwamen dan na 5 weken binnen en werden vervolgens opgeleverd aan de patiënt. 

Maar hij wil producten kunnen aanbieden die zorgen voor échte patiëntspecifieke resultaten. In de loop van de tijd heeft hij verschillende technologieën verkend om dat doel te bereiken: van spuitgietmachines tot stereolithografie (SLA) en Fused Deposition Modeling (FDM) 3D-printers. Maar de oplossing vond hij in de betaalbare Fuse 1 SLS-printer:

"Ik heb altijd al een SLS-printer willen hebben, maar die zijn veel te duur voor kleine bedrijven. De Fuse 1 is perfect voor een bedrijf zoals Partial Hand Solutions.” - Matthew Mikosz

Wat is Selective Laser Sintering?

Een Additive Manufacturing technologie die een laser gebruikt om plastic poeder te sinteren in een solide structuur gebaseerd op een 3D-model.

Selective Laser Sintering

Wat maakt de Fuse 1 anders?

Met de Fuse 1 en de Fuse Sift heeft Matthew de mogelijkheid om hoogwaardige, patiëntspecifieke 3D-geprinte protheses te maken. Voor het eerst kan hij lichtgewicht, duurzame onderdelen printen met een budget dat geschikt is voor een klein bedrijf.

Wat is het verschil tussen de Fuse 1 en andere SLS-printers? 

  1. De efficiënte workflow, die de kosten verlaagt en de ontwerptijd maximaliseert.
  2. De hoogwaardige materialen. 

05082021 Fuse 1 Sift setup Partial Hand Solutions

Matt’s Fuse 1 and Fuse Sift set-up

Efficiënte workflows besparen je tijd en voorkomen frustratie. Daardoor kan je meer tijd besteden aan ontwerpen en minder aan bijvoorbeeld het schoonmaken van onderdelen.

Hoogwaardige protheses 3D printen in 4 stappen

Partial Hand Solutions maakt gecontroleerd te bewegen prothetische vingers op maat. Deze M-Fingers maken ze in 4 stappen.

  1. Maak je printbestand klaar in PreForm. Preform is de printvoorbereidingssoftware voor Formlabs-printers. Matthew kende dit al, vanwege zijn Form 2 SLA-printers die hij gebruikt voor het maken van prototypes van onderdelen.

“Zelfs als je nog niet eerder een Formlabs-printer hebt gebruikt, is PreForm echt makkelijk in te stellen. Het maakt het eenvoudig om je printbestand klaar te maken.”

  1. Bereid de Fuse 1 voor. De Fuse 1 wordt geleverd met een ingebouwde preprint-checklist op het touchscreen met geschreven en visuele instructies die elke procedure stap voor stap uitleggen. De eerste stappen zijn het toevoegen van poeder en het plaatsen van een schone optische cassette. 

"Na een paar keer door het proces te zijn gegaan, had ik de instructies niet meer nodig. Ik heb het onder de knie gekregen na slechts een paar prints.”

  1. Poeder recyclen. Fuse Sift doseert en mixt gebruikt en nieuw poeder automatisch, zodat je afval vermindert en grip houdt op je poedervoorraad. Zo produceert Nylon 12 poeder robuuste, volledig functionele onderdelen met een verversingssnelheid van 30%, wat betekent dat gebruikers kunnen printen met tot 70% gerecycled poeder.

“De Fuse en Sift zijn prachtig ontworpen. Je kunt het onderdeel uit de printer nemen, twee stappen zetten en het onderdeel schoonmaken in de Fuse Sift.”

  1. Verf en monteer de onderdelen. Je kunt de onderdelen verven, lakken, overspuiten, geleidbaar maken door ze te galvaniseren of waterdicht coaten met verschillende kleuren en afwerkingen.  De M-Fingers krijgen een mooie zwarte finish dankzij een warm bad in een kleurstofoplossing. 

In slechts een paar dagen is de prothese klaar. Dat is een flink contrast met het oude proces dat 5 weken duurde.  En omdat je poeder kunt recyclen bij het printen, is SLS 3D printen ook interessant voor kleine bedrijven. De Fuse 1 is ontworpen om maximale doorvoer te bieden tegen de laagst mogelijke kosten per onderdeel. 

Advies nodig?

We denken graag met je mee!

Contact opnemen

Wat zijn de voordelen van nylon onderdelen?

Volgens Matthew biedt het SLS printproces voor nylon onderdelen de volgende vier belangrijke voordelen:

  1. Lage materiaalkosten. Nylon is een betaalbaar materiaal en de Fuse 1 is geoptimaliseerd voor printen met gerecycled poeder om afval te minimaliseren.

"Ik dacht dat het nylonpoeder duur was, maar toen ik de kosten per onderdeel berekende, waren mijn nylon vingers erg betaalbaar."

  1. Ontwerpvrijheid. Tijdens het printen worden de onderdelen ondersteund door het poeder, dus er zijn geen supports vereist. Dit maakt het mogelijk om overhangende features, ingewikkelde geometrieën, interlocking onderdelen, kanalen aan de binnenkant van de print, en andere complexe ontwerpen makkelijk te printen.

“Het gebruik van de Fuse 1 heeft mijn horizon verbreed als het gaat om toekomstige design werkzaamheden. Nu denk ik na over hoe ik mijn werk kan verbeteren en betere resultaten voor de patiënt kan creëren.”

  1. Hoge productiviteit. SLS-printen is de snelste Additive Manufacturing technologie voor functionele, duurzame prototypes en onderdelen voor eindgebruik. Veel onderdelen kunnen strak worden gerangschikt tijdens het printen om de beschikbare printruimte te maximaliseren. 

“Twee dagen wachten op een een volledige print is een volledig andere manier van werken dan de weken die ik hiervoor moest wachten op de levering van mijn spuitgietonderdelen.”

  1. Bewezen materialen voor eindgebruik. Nylon prints op de Fuse 1 zijn hoogwaardige thermoplasten met mechanische eigenschappen vergelijkbaar met die gemaakt met conventionele productiemethoden zoals spuitgieten of high-end SLS-machines.

“Ik heb de HP SLS-printer eerder gebruikt. De onderdelen van Fuse 1 zien er net zo goed uit of zelfs beter dan degene die ik van de HP kreeg.”

Minimale nabewerkingsstappen

De M-Finger is het belangrijkste product voor Partial Hand Solutions en werd oorspronkelijk ontwikkeld voor soldaten die terugkeren uit Afghanistan.

Door een minimale afstand tussen bewegende delen te laten, kan Matthew functionele gewrichten printen met minimale nabewerkingsstappen. 

 “Deze onderdelen kunnen makkelijk bewegen zoals gewenst, echt soepel, met bijna geen speling. Ik ben onder de indruk van het vermogen van de printer om werkende gewrichten te printen. Zo hoef ik nooit meer mijn modellen uit te besteden!”

Dit type van pre-montage, waarin functionerende gewrichten kunnen worden geprint, is een unieke eigenschap van SLS-printers. Dit elimineert een volledige nabewerkingsstap in Matthew’s originele workflow. Daarnaast vereist het compacte formaat van de Fuse 1 niet veel ruimte op de werkbank.

In het begin wist Matthew niet zeker of hij in staat zou zijn om het aantal onderdelen dat hij nodig had te printen. Toen hij echter begon te stapelen, realiseerde hij zich dat schijn bedriegt. De Fuse 1 is helemaal niet zo compact als die eruit ziet! 

“Eerst dacht ik dat het build volume van de Fuse 1 te klein zou zijn. Maar ik kan er echt veel onderdelen in printen. Ik kan 160 vingers printen in twee dagen. Dat was indrukwekkend.”

 

Kleine SLS prints: de vingerkoker

Op de foto zien we een Titan finger en een 3D-geprinte koker, waarmee de vinger op de hand wordt geschoven. Behalve een vinger, kan er ook ander grijpgereedschap worden bevestigd aan de vingerkoker. 

Titan finger socket

Traditioneel gebruikte Matthew altijd koolstofvezel om deze speciale vingerkokers te maken, wat een duur en arbeidsintensief proces was. Nu kan een breed scala aan vingerkokers in-house worden gemaakt, zelfs op maat gemaakt voor de patiënt. De kwaliteit van deze 3D-geprinte kokers is even goed. 

“Op deze Fuse 1-prints zie ik helemaal geen lagen. Ik was verbaasd over hoe de onderdelen eruit zagen. De afwerkingskwaliteit van de vingerkoker is echt uitzonderlijk en ik kan ze direct na het printen gebruiken.”

 

Grote SLS prints: de elleboog

Jonge pediatrische patiënten die een prothese nodig hebben, worden vaak opgezadeld met onderdelen gemaakt voor volwassenen. Deze onderdelen kunnen te zwaar zijn voor de kinderen. Pas als ze wat ouder worden, ‘passen’ deze gestandaardiseerde prothesen. 

05082021 Pediatrische elleboog

Matthew ontwierp deze pediatrische elleboog en schouder voor een 10-jarige jongen, met daarin Fuse 1 nylon onderdelen die kunnen bewegen. Ondanks de grootte behoudt de schouder de kwaliteit die verwacht wordt van nylon onderdelen.

05082021 Fuse 1 and Sift

De Fuse 1 SLS printer voor medische toepassingen

Hoogwaardig 3D-printen is eindelijk binnen handbereik met de Fuse 1, de betaalbare SLS 3D-printer met een kleine footprint en eenvoudige workflow.

Geïnteresseerd in de Fuse 1 voor medische toepassingen of andere toepassingen? Maak dan een afspraak voor een vrijblijvend showroom bezoek om de Fuse 1 te zien en 3D geprinte onderdelen.

Vond je dit artikel interessant?

Krijg de nieuwste blogs direct in je mailbox door je hieronder in te schrijven.
Je geeft toestemming aan Layertec om je ingediende persoonlijke informatie op te slaan en te verwerken om je van de gevraagde informatie te voorzien.

Dennie Rijk
Dennie volgt alle ontwikkelingen op gebied van 3D printen op de voet. Hij is de ideale gesprekspartner voor bedrijven die zich oriënteren op 3D printen en vertelt met veel enthousiasme over mogelijke toepassingen.

Ook interessant voor u