COVID-19大流行期间3D打印的兴起

COVID-19大流行引发的不确定性使世界陷入了一场仍在持续发展的危机中。制造和运输中断对后勤造成挑战，同时，全球化和自由贸易受疫情影响持续紧缩，严重破坏了供应链完整，导致医疗必需品严重短缺。在这场没有硝烟的战役中，面对前所未有的挑战和需求，3D打印技术为缓解抗疫一线的资源紧缺发挥了巨大的作用，同时显示出其运营韧性，展现出极强的创新响应能力，以及快速弥补传统供应链缺陷的巨大潜力。

在这方面，美国食品和药物管理局（FDA）于4月初批准了由美国退伍军人健康管理局（VHA）设计制造的首个3D打印口罩项目。该款口罩名为“Stopgap”，包括一个可重复使用的过滤器，且易于消毒。

其次，惠普公司及其合作伙伴采用Multi Jet Fusion 3D打印技术生产的COVID-19防护面罩，数量已超过20万个。同时，为调动3D打印产业链合作伙伴，运用技术经验和生产能力为抗疫做贡献，惠普公司还宣布免费开放与COVID-19疫情防治相关的海量3D打印设计文件，包括面部防护罩、呼吸机、FFP3口罩、口罩调节器等等。

另外，3D打印全球领导者Stratasys动员其所有资源，快速生产一次性面罩，并免费提供给医务人员。西班牙Nagami Design公司为西班牙的阿维拉地区提供3D打印面罩，每5分钟打印一个，每天产量约为500个，比传统台式打印机速度快7倍左右。

除专门经营3D打印业务的企业外，许多传统工业企业也纷纷加入了3D打印抗疫大军。兰博基尼将其位于圣阿加塔·博洛涅塞的工厂部分改建，每天生产200个3D打印聚碳酸酯防护面罩，供给附近医院。4月，波音向美国卫生及公共服务部交付了一批采用3D打印制造的可重复使用面罩。其产能为每周1000个左右，首批交付面罩的数量为2300个，随着相关供应链和设备的完善，后续产能正在逐步提升。空客公司位于西班牙的主要工厂采用其专利设计PLA塑料生产3D打印医用护目镜框架，支援医护人员抗击COVID-19疫情。面向消费级的3D打印眼镜品牌Fitz也利用自身在制作眼镜方面的技术，为前线医护人员制作了一款特殊的防护眼镜--Fitz Protect。

为满足病毒检测需求，缓解传统检测拭子供应不足的压力。众多企业加快开发3D打印鼻咽拭子，并通过3D打印实现了批量生产。

（1）美国3D打印初创公司Formlabs

美国3D打印初创公司Formlabs与南佛罗里达大学等共同开发并测试了鼻咽拭子原型，并获得了医院批准以及FDA一级豁免。Formlabs使用250多台3D打印机，每天生产多达15万支检测拭子，可用于全美医院和医疗机构的病毒检测。

（2）美国3D打印独角兽公司Carbon

美国3D打印独角兽公司Carbon与多家医疗机构合作，开发了具有晶格结构的新型拭子结构，这种特殊的设计不仅减少了材料使用量还缩短了打印时间，而且其特殊的纹理有助于提高试样提取效果。目前，Carbon正在扩大鼻咽拭子的生产规模，每周可生产超过100万支以支持病毒检测。

（3）北京UNIZ科技公司

北京UNIZ科技公司采用软质透明材料zSG树脂制作出具有多棱结构、便于刮取和存储样本的柔性咽拭子，每天可生产1000-2000只，且后续可以根据需求随时增加3D打印机数量扩大产能。

（4）英国GKN 旗下FORECAST 3D企业

粉末冶金企业GKN 旗下的3D打印企业FORECAST 3D，从3月份开始着手开发咽拭子的数字化制造解决方案，采用惠普的HP Jet Fusion 3D打印系统从5月份开始进行首批3D打印咽拭子的生产，6月份其产量已达到100万个。

目前全球疫情反弹的风险仍在持续增加，虽然3D打印技术为遏制疫情发展、缓解供应链紧张、满足应急需要做出了贡献。但与此同时，与3D打印设备的医疗用途相关的潜在风险也引起了人们越来越多的关注。医疗设备必须要有市场准入，但3D打印企业尤其是非医疗领域的3D打印企业往往没有相关认证或资质，大部分器械设备都是企业自研开发，因此3D打印出的产品仍存在一定的安全隐患。

美国食品药品监督管理局（FDA）对待3D打印医疗设备的态度非常谨慎。FDA警示称，3D打印面罩看起来更像传统的PPE（个人防护用品），虽然可提供物理屏障保护，但是却无法保证在隔绝性、耐流体性、过滤和控制感染方面提供同等水平的保护。

美国联邦机构和政府机构也高度重视3D打印医用产品的安全性，已经为3D打印医疗器械制造商制定了指导方针和应遵守的条例，要求3D打印产品必须在符合ISO13485质量管理体系中记录和执行所有制造与后处理活动，并且会根据国际标准（例如ISO10993-1）对3D打印设备的生物相容性进行评估。

除3D打印产品本身存在的安全性问题外，3D打印设计者的原创设计和权益也同样面临安全风险。3D打印从模型到实物产出的便利，极大地降低了制造的门槛，上传到网络上的三维实物数据模型完全向大众公开，即便是没有工程经验的普通人也能够在家里打印所需产品。这种复制行为实际上很可能构成侵权，对原创设计者的知识产权造成损害。但目前，3D打印领域的知产产权保护仍处于空白状态，设计者的权益得不到有效保护，这些漏洞也让业内人士对3D打印品牌的塑造感到忧虑，不利于3D打印长期的健康发展。

在此次COVID-19大流行中，3D打印已成为能够支持、改善医疗状况和应对紧急情况的一项重要技术。这场危机凸显了3D打印将成为未来更绿色、更环保制造的基础，其灵活优势得以进一步体现，正在释放出创新的、可持续的解决方案。

而随着全球经济的重新开放，供应链预计会变得更短、更分散，这些变化将使开放式增材制造生态系统中发展出更多、更灵活的制造程序。公众对于供应链重要性意识的增强也将使3D打印市场最终受益，后疫情时代3D打印技术应用将会朝着离散、缩短的供应链、本地化生产的方向发展。

尽管3D打印还是一个非常年轻的产业，但在全球供应链和生产制造受疫情影响中断的情况下，3D打印的表现充分显示了它敏捷的应变能力，也让更多人看到了3D打印的潜力所在。此次疫情或许能够成为推动3D打印发展的催化剂，而3D打印作为一种新的制造方式，将与其他高新技术共同助力产业的转型升级。