3D-друк та протезування кінцівок: досвід співпраці 3D Metal Tech з українським виробником протезів UProsthetic
Сучасне протезування стрімко змінюється завдяки розвитку цифрових технологій та адитивного виробництва. Сьогодні недостатньо просто виготовити функціональний протез — він має бути легким, міцним, максимально адаптованим до анатомічних особливостей конкретної людини та готовим до щоденного інтенсивного використання.
Для України ці вимоги набули особливого значення. Повномасштабна війна суттєво збільшила потребу у високотехнологічному, надійному та доступному протезуванні, водночас поставивши перед виробниками завдання скоротити терміни виготовлення без компромісів щодо якості.
Традиційні підходи — ручна виклейка, механічне фрезерування чи ручна робота з гіпсовими зліпками — вже не перекривають необхідних обсягів і часто вимагають забагато часу. Саме тому 3D-друк став одним із головних технологічних бустерів у цій галузі. Адитивка не замінює лікаря чи інженера-протезиста, але дає їм інструмент для створення кастомізованих деталей із достатньо високою точністю. Використання цифрового протоколу може бути точнішим за ручні аналогові методи виготовлення протезів.
Зокрема, наша компанія 3D Metal Tech, яка спеціалізується на промисловому 3D-друці металом та полімерами, стала одним із ключових технологічних партнерів для багатьох вітчизняних протезних центрів та виробників механічних функціональних протезів.
Чому саме 3D-друк: головні переваги для протезування
У традиційному виробництві кастомізація — це найдорожчий і найповільніший етап. Кожен протез розробляється під унікальні метрики пацієнта, тому зміна конструкції означає повторне виготовлення деталей. А це в свою чергу значно збільшує час і вартість виробництва.
Адитивне виробництво кардинально змінює правила гри. Технології 3D-друку дозволяють друкувати геометрію будь-якої складності — без значного підвищення ціни за значно менший час.
Переваги 3Д-друку перед традиційними методами
Підсумовуючи, можна виділити основні плюси 3Д-друку на відміну від традиційних методів:
1. Можливість виготовлення унікальних деталей, що максимально відповідають анатомічним особливостям пацієнта.
2. На 30–50% легші деталі без втрати міцності в робочих векторах навантаження. Менша вага означає і меншу втому та тиск на куксу.
3. Ідеальна посадка гільзи завдяки 3D-скануванню замість гіпсових зліпків.
4. Можливість швидкої зміни параметрів 3D-моделі та передрук деталі за одну добу. Тестову полімерну гільзу для примірки можна отримати вже наступного дня.
5. Замість місяців очікування імпорту з ЄС чи США — друк силових вузлів і компонентів протезів всередині країни.
Підписуйтеся на наші соцмережі
Синергія експертизи: практичний досвід співпраці 3D Metal Tech та UProsthetic
Поєднання інженерної експертизи 3D Metal Tech та досвіду українського виробника механічних функціональних протезів пальців UProsthetic демонструє, як адитивні технології допомагають створювати сучасні протезні рішення. Якщо UProsthetic відповідає за проєктування, розробку та адаптацію виробів до потреб пацієнтів, то 3D Metal Tech забезпечує технологічну реалізацію складних компонентів за допомогою промислового 3D-друку.
Нещодавно нами було реалізовано черговий проєкт, що був спрямований на виготовлення комплекту високоточних металевих компонентів для механізму протезу пальців, де критичне значення мають точність виготовлення, довговічність і мінімальна вага.
Перед командами стояло завдання виготовити комплект уніфікованих мікрокомпонентів — мініатюрних важелів, тяг, петель і механізмів фіксації, адаптованих під індивідуальні анатомічні параметри пацієнта.
Основною інженерною вимогою було створити надлегку, але водночас надміцну механіку, здатну безвідмовно працювати в умовах постійних циклічних навантажень. Компоненти повинні були витримувати тисячі циклів тертя, згинання, стискання та роботи зубчастих механізмів без втрати точності й передчасного зношування.
Чому ми обрали SLM і титан
Ми ретельно проаналізували проєкт та вимоги до кінцевого результату. Після аналізу було обрано технологію Selective Laser Melting (SLM) — пошаровий 3D-друк металом із використанням порошкового сплаву титану Ti Grade 23 (Ti-6Al-4V ELI).
Матеріал Ti6AI4V Grade 23 широко використовується у медичній галузі та сертифікований для медичного застосування. Він має високу біосумісність, гіпоалергенність та відсутність шкідливих домішок. Це робить його придатним для виробів, що тривалий час контактують із тілом людини.
Водночас технологія SLM дозволила реалізувати складну геометрію дрібних деталей із високою точністю. Тонкі стінки, зубчасті елементи та шарнірні вузли були виготовлені як єдині монолітні компоненти без втрати механічної міцності, характерної для титанових виробів.
Етапи виробничого процесу
1. Проєктування та підготовка 3Д-моделі
Фахівці UProsthetic створили або адаптували цифрові моделі майбутніх деталей протезу відповідно до анатомічних особливостей пацієнта та вимог до експлуатації.
2. Аналіз 3Д-моделі
Інженери 3D Metal Tech перевірили 3Д-моделі на відповідність вимогам технології SLM: оцінили геометрію, орієнтацію деталі, можливість оптимізації маси, потребу в підтримках та особливості постобробки.
3. Підготовка до друку
Після погодження моделей ми сформували виробниче завдання, виконали розміщення моделі на платформі друку, згенерували підтримки та задали технологічні параметри друку.
4. Металевий 3D-друк
Деталь виготовили методом селективного лазерного плавлення (SLM). За цієї технології виріб формується пошарово з металевого порошку відповідно до 3Д моделі.
5. Постобробка та контроль якості
Після друку всі деталі пройшли піскоструминну обробку для формування рівномірної матової поверхні та видалення мікронерівностей. Було виконано розсвердлювання та калібрування отворів під осі та шарніри. Перед складанням ще раз перевірили геометричні параметри. Особливу увагу приділили посадкам рухомих елементів. Мінімальні допуски дозволили забезпечити плавну роботу механізму практично без люфтів.
6. Інтеграція у протез
Готові компоненти передали команді UProsthetic, де їх інтегрували у конструкцію протеза, провели фінальне складання, налаштування та примірку.
Одним із найбільших викликів стало виготовлення дрібногабаритних деталей зі складною геометрією, оскільки кожен зубець, отвір або шарнір безпосередньо впливає на роботу всього механізму. Використання титану та технології SLM дозволило отримати деталі, що поєднують малу вагу та високу механічну міцність. Нам вдалося досягти високої точності дрібних елементів, забезпечивши зубчасті фіксатори підвищеною стійкістю до стирання. Навіть за інтенсивного щоденного використання протезу пацієнтом шарнірні вузли зношуватимуться мінімально. Це забезпечить пацієнту стабільну роботу протезу протягом тривалого часу.
Результати та переваги для пацієнтів
У результаті UProsthetic отримала комплект титанової механіки для функціональних протезів пальців, що в результаті збірки буде працювати як єдина високоточна система.
Завдяки точності виготовлення компонентів протез ефективно передає зусилля від природних рухів суглобів пацієнта до штучних пальців. Надійна робота зубчастих механізмів фіксації забезпечує впевнене захоплення та утримання предметів різної форми й ваги, а використання титану дозволило зберегти мінімальну масу всієї конструкції.
Для користувача це означає не лише комфортне щоденне носіння, а й більш природну роботу протеза, його довговічність і надійність під час щоденної експлуатації.
Кейс співпраці 3D Metal Tech та UProsthetic демонструє, що промисловий 3D-друк металом уже сьогодні є не просто альтернативою традиційному виробництву, а повноцінною інженерною технологією для створення критично важливих компонентів медичних виробів.
Поєднання SLM-друку, біосумісних титанових порошків і цифрового проєктування дозволяє виготовляти легкі, міцні та високоточні механізми, які безпосередньо впливають на функціональність сучасних протезів. А співпраця між виробниками протезів та компаніями, що спеціалізуються на адитивному виробництві, формує новий рівень розвитку української медичної інженерії — із власними технологіями, локальним виробництвом і рішеннями світового рівня.