圖片來源：西門子

新冠病毒（COVID-19）的傳播，讓全球制造業供應鏈和市場遭受了嚴重打擊。隨著全球范圍內需要住院治療的患者數量急劇增加，各國醫療系統都出現了不同程度的設備物資短缺，其中一些關鍵設備更是出現了嚴重短缺，比如呼吸機和個人防護設備（簡稱PPE，例如口罩和防護服）。對病毒測試盒以及其他診療設備的需求亦是居高不下。

各國關于醫療設備物資短缺的報道不絕于耳，政府強烈呼吁相關的企業和部門投身到醫療設備的大生產中，動員不僅局限于醫療制造服務業的主要供應商，有的國家還號召社會全員齊動手，從專業工程師到高中生都要參與其中。

面對新冠病毒疫情大規模流行造成醫療物資嚴重短缺的現狀，增材制造（AM）領域已經形成了一些應對措施和合作計劃，以達到加速生產、扭轉局勢的目標。

行動與倡議

各國政府組織和行業協會，都在呼吁制造業將更多資源投入到醫療設備和物資的生產中。

其中，歐盟行政部門委員會近期就與歐洲機床工業協會（CECIMO）和其他相關的制造技術協會達成一致，要求其成員協助生產疫情中急需的醫療設備和物資。同時，CECIMO也于四月上旬向所有增材制造相關企業發出了行動倡議，動員每個有能力的企業在力所能及的范圍內為歐洲的醫院提供幫助。

英國政府已向具有快速原型機制造技術的企業發出倡議，要求他們全力協助呼吸機的生產制造。據報道，英國一些航空航天業、汽車業的龍頭企業已經組建了三個“生產小組”，開始生產呼吸機，以協助英國公立醫療系統（NHS）度過難關。來自路透社的報道稱，其中一個“生產小組”由美捷特集團（MeggittPlc）領導，該集團為民用或軍用航空航天領域提供氧氣供應系統，其中主要的工程公司包括雷尼紹（Renishaw），GKN和ThalesSA。

美國國家增材制造創新研究所（AmericaMakes）是美國國家國防制造加工中心（NCDMM）旗下的機構。四月中旬的報道稱，它正與美國食品藥品監督管理局（FDA）展開合作，以保證增材制造企業能夠高效、安全地為美國的醫護人員提供相關的醫療產品和物資（FDA會持續公布抗擊和治療新冠病毒的關鍵物資生產指南）。

此外，還有消息顯示，AmericaMakes會通過在線倉儲系統，將各個AM企業的業務能力與特定的醫療物資供應商聯系起來。該網站將記錄來自于增材制造企業和醫療物資供應商的必要信息，并開通了設計上傳和線上審核服務，以確保產品設計是符合醫療標準的，另外還開通了設計下載途徑，各個企業可以自行下載這些設計資料，用以生產。

3月初，一家名為MobilityGoAdditive（MgA）的德國網絡公司，呼吁其成員積極響應歐盟委員會提出的關于對抗新冠病毒的行動與倡議，從而建立更廣泛的工業制造聯盟，這家網絡公司一直專注于汽車行業增材制造的加速發展。在發出呼吁的兩天內，該網站收到了來自各行各業的190多家公司的資料和業務支持，其中也包括汽車和運動服領域的企業。

此外，MgA公司于3月24日舉辦了名為“MedicalgoAdditive”的虛擬小組會議，會議建立了“對抗流行病工作隊”，這次數字會議活動也向非成員開放。工作隊目前正在與醫療技術領域的相關供應商取得聯系，以明確物資需求，另外還與更高級別的工作組織建立聯網，以協調滿足各方供需要求。

奧地利非營利性技術平臺“奧地利增材制造協會”，已經建立了醫療物資供應瓶頸與增材制造企業資源之間的聯絡點，提供了訪問當地增材制造企業資源的路徑，以協調醫療物資的供需關系。

與此類似，西門子集團已向所有需要醫療設備設計與制造服務的公司，免費開放了AM網絡平臺，從而使醫療衛生部門及其供應商，可以在全球范圍內聯系到相關的設計師和制造商，來獲取幫助。

分布式制造網絡公司3DHubs設立了“COVID-19制造基金”，為那些設計資金不足的工程師提供幫助，使他們能夠設計出更多更好的可以對抗病毒的醫療器械，并且進一步協助他們完成設計成果轉化。這一舉措的目的在于，在全球范圍內加速醫療設備關鍵零部件的生產制造。

全球知名的AM技術開發和制造商Formlabs公司，最近啟動了“COVID-19Formlabs網絡響應平臺”，會根據生產需求聯系到相關的制造企業。該平臺于四月初在谷歌發布了收集表單，如果有企業愿意向醫療衛生單位提供3D打印設備的使用時間，可以填寫這一表單發布信息。同樣，正在參與抗疫項目的組織也可以通過填寫表單來申請使用3D打印設備。建立這一網絡平臺的目的，就是將供求雙方聯系起來，從而讓面罩調節帶、呼吸面罩適配器和測試盒提取棉簽的生產更高效。

加大生產力度

大量的AM服務供應商，已經開始將自己的產能和設備貢獻給醫療衛生相關部門。

Desktopmetal公司一直致力于小型復雜零部件的3D打印技術的開發和服務。該公司決定向醫療衛生部門免費提供BinderJet和/或FFF3D打印技術和服務，用以生產小于2x2x2cm的17-4不銹鋼零部件，這些零件將滿足醫療器械領域的迫切需求。該公司表示：“新冠病毒對全球醫療系統造成了巨大沖擊，現在各國的醫療物資供應鏈都已經疲憊不堪。我們要從自身的專業領域出發，盡最大努力去幫助他們。”

脫模和燒結技術的專業企業DSH科技公司，將為參與抗疫項目的金屬增材制造公司免費提供脫模和燒結服務。在這一舉措下，所有運送到DSH公司的3D打印醫療器械零件，將得到優先免費處理。該公司表示，他們還將為相關零部件的設計和制造提供免費的技術指導。

現在，聚合物零件當然是增材制造中應用最廣的，盡管這一領域已經超出了我們作為一本聚焦金屬增材制造雜志的取材范圍，但這一技術的巨大成功和影響力，已經充分顯示了增材制造在交貨速度和技術能力方面的優勢，特別是在傳統制造業供應鏈出現危機時，這一技術讓局勢有了新的轉機。

疫情下，防護面罩是最緊俏的醫療物資，它可以防止醫護工作人員接觸到患者唾液或其他體液。目前，需要利用增材制造技術生產的最多的產品是防護面罩上的塑料頭帶。這些產品幾乎不需要驗證就可以在醫院使用，并且可以按需生產并快速交付到需求方，如果醫院有放置3D打印機的場地，生產甚至可以在醫院現場完成。就像美國新奧爾良醫院所做的一樣，他們現在自己打印所需的產品，并當場驗證它的效果。

在疫情持續白熱化的意大利，一家名為Isinnova的增材制造初創公司，利用聚合物3D打印技術制造了文丘里呼吸機通氣閥1的替代品，據說已經挽救了意大利布雷西亞市Chiari醫院的10名新冠患者的生命。由于無法獲得原通氣閥的設計圖紙，并且原制造商也無法及時供貨，Isinnova公司對通過逆向工程成功設計出替代產品，接著在醫院現場利用FFF（FusedFilamentFabrication熔絲制造）3D打印機，采用醫用級尼龍絲生產了該通氣閥。

Protolabs公司也承擔了艱巨的通氣閥和其他呼吸機零件的供貨任務，他們承諾提供100,000個呼吸機零件，公司核心團隊客戶經理SianCaliburn表示：“會盡最大努力支持呼吸機原型機的開發，打印出盡可能多的零件”。該公司負責人表示，現在他們有25臺3D打印機在運作，提供免費服務，到目前為止已經生產出了100多個通氣閥，供緊急狀態下使用。

而在西班牙，首款3D打印的呼吸器已經得到了醫療專家的認可，它可以在短時間內幫助患者呼吸。該呼吸器是由ConsorcidelaZonaFranca（CZFB）、HP、Leitat、SEAT、ConsorciSanitarideTerrassa（CST）公司與薩瓦德爾市的ParcTaulí醫院聯合開發的，工業化量產后的產量預計為每天50至100臺。

惠普公司也3D打印了呼吸機通風閥和醫院級口罩，目前這些產品還在測試和驗證中。該公司還向醫院交付了1,000個不需要驗證的零件（例如面罩頭帶），并且還對外公開了零件的STL文件。

為了應對呼吸機嚴重短缺的現狀，急需開發呼吸機分離器，分離器的作用是讓多名患者共用一臺呼吸機。Leitat與CZFB公司聯合開發了呼吸機分離器和上文提到的呼吸機。目前，他們已經首批3D打印了200個分離器，并有望在接下來再生產1,000個。美國的非營利機構PrismaHealth也開發了一款3D打印的分離器裝置，這款名為PrismaHealthVESper的分離器，是一種三向連接器，可允許4名患者同時使用一臺呼吸機。該裝置已經獲得FDA批準。

3DSystems公司正在探索用3D打印技術生產呼吸機的零部件，目前正在籌備與醫療器械制造商合作進行相關的可行性測試。他們還在探索用3D打印技術生產外科用個人防護口罩，現在還在等待臨床評估和反饋。

結語

本文意在概述增材制造（AM）領域針對全球疫情所提出的一些措施和倡議，這里不局限于金屬增材制造，還包括已經比較成熟的聚合物增材制造技術，這些技術的快速發展，也從側面說明了這一技術是有著巨大潛能和活力的制造新理念。

本文并不能將增材制造界人士所作的一切針對新冠病毒疫情的努力囊括其中，因為在危機中那些超越想象的智慧實在是不勝枚舉。同時，我們也希望大家注意，增材制造的作用絕不僅限于醫療器械零部件的生產本身，還包括了原型機、試驗臺和模具的快速成型。我們相信，在全球人民的共同努力下，脫下口罩的那一天并不會太遠。加油！每一位為健康而戰的人們！