作者:汝晴、夢想家菜菜、慕一
10月22日,在「直通烏鎮」全球網際網路大賽總決賽上,3D列印公司「LuxCreo清鋒時代」獲得了大賽冠軍。同月,專攻數位化齒科3D印表機的「迅實科技」,宣布完成過億元人民幣的B輪融資。
8月8日,「LuxCreo清鋒時代」宣布完成KPCB領投,北極光創投、順為資本跟投的3000萬美元B輪融資。 8月26日,研發微納米級3D列印設備及材料的「摩方材料」完成1億人民幣A+輪融資。
在過去的兩個月裡,3D列印企業吸引了不少市場關注。此前,36氪也曾經對2018年、2019年的兩年來3D列印領域的投融資情況以及目前3D列印整個產業狀況進行了分析。(詳情請看:發明30年後,3D列印現狀如何?)
繼續3D列印的話題,國內3D列印領域主要有哪些玩家組成?相信讀完這篇文章,你一定能得出答案。
3D列印是什麼?
3D列印是增材製造的另一種說法,它是以數字模型為基礎,將材料逐層堆積製造出實體物品的新興製造技術。增材製造可節約製造材料和加工時間,製作形態萬千的物品,實現製造的個性化和定製化。增材製造實現了製造方式從等材、減材到增材的轉變,改變了傳統製造的工藝流程、生產線、工廠模式、產業鏈組合,被認為是製造領域極具代表的顛覆性技術。
為搶佔增材製造技術及產業發展先機,多個國家和地區將其列為重點發展方向,制定了相關規劃及扶持政策。
按3D列印產業鏈,可以根據上中下遊分為3D列印材料、3D列印設備、3D列印服務、以及3D列印應用。而按照3D列印原材料的則可以分為金屬3D列印和非金屬3D列印兩大類;按照應用上的區別又可以分為工業級3D列印、特種列印等。
在這份行業圖譜裡,我們將整個3D列印行業拆分成金屬3D列印和非金屬3D列印兩大類,並以相關的列印技術和應用範圍為細分項為大家盤點整個市場的企業格局。
一、金屬3D列印
1、金屬3D列印材料
與普通材料不同的是,3D列印材料需要應用特有的技術進行製備,來滿足3D列印產品及3D列印設備對材料的特殊要求。根據所使用的3D列印技術的不同、製造的零件用途不同,所需要的材料也不相同。
金屬3D列印材料主要是金屬粉末,主要材質包括鈷基合金、不鏽鋼、工具鋼、模具鋼、鎳基合金、鈦及鈦合金,以及各系鋁合金等。
據有關數據分析報告顯示,未來市場3D複合列印材料的規模將不斷增加,金屬材料的應用也會逐年上升,預計2022年複合材料有望達到1.11億美元,3D列印金屬材料的市場規模達到8億美元,金屬材料的研發生產將有更廣闊的市場空間。
在金屬3D列印材料領域,有公司僅針對特定領域提供專業材料。如「中航邁特」,主營業務業務就是航空航天金屬 3D 列印粉末材料研發和生產,年產能將達至少1000噸;以及「融天航空器材」代理來自美國、歐洲的航空用3D列印金屬粉末。
更多的廠商是生產通用性的金屬粉末產品。如「納聯材料」生產適用於SLM、EBM、DED 等技術的基合金、不鏽鋼、工具鋼、模具鋼、鎳基合金、鈦及鈦合金金屬粉末材料;同類公司還有「宇光飛利金屬材料」、「金源智能技術」、「微納增材技術」、「康普錫威科技」、「英納特納米科技」、「優材科技」、「中體新材料」、「上海狀邁」等。
此外,還有部分兼備列印設備和材料的公司,將在下文進行討論。
2、金屬3D列印裝備
現在主流的金屬3D列印技術有:雷射選區熔化(SLM)、雷射近淨成型(LENS)和電子束選區熔化(EBSM)技術、直接能量沉積(DED)技術以及電子束熔絲沉積(EBDM)。
來源:國家增材製造產業(3D)發展推進計劃(2015-2016年)
(1)雷射選區熔化(SLM)
SLM是目前金屬3D列印成型中最普遍的技術,其工作原理為:計算機將物體的三維數據轉化為一層層截面 2D數據並傳輸給印表機,列印過程中,在基板上用刮刀鋪上設定層厚的金屬粉末,聚焦的雷射在掃描振鏡的控制下按照事先規劃好的路徑與工藝參數進行掃描,金屬粉末在高能量雷射的照射下其發生熔化,快速凝固,形成冶金結合層。當一層列印任務結束後, 基板下降一個切片層厚高度,刮刀繼續進行粉末鋪平,雷射掃描加工,重複這樣的過程直至整個零件列印結束。(引用自鉑力特招股書)
該技術的優勢在於可以廣泛應用於複雜形狀的金屬零件的批量生產,而且大多數金屬粉末都適用於這種技術,包括鈦合金、鋁合金、高溫合金、銅合金、鈷鉻合金、 不鏽鋼、高強鋼、模具鋼等,得到的零件緻密度幾近100%。
3D列印領域唯一的科創板公司「鉑力特」的自研設備就以SLM 3D印表機為主,其招股說明書顯示其SLM設備成形機時累計突破50萬小時。在列印材料方面,鉑力特在開發了數種傳統鈦合金、 鋁合金等材料基礎上,成功研發增材製造專用新型鈦合金粉末TiAM1、鋁合金粉末AlAM1。
以及主要面向航天、航空、航海、核電等高端製造領域金屬3D列印服務的「鑫精合」同樣也是主要利用SLM技術進行服務。此外,該公司還掌握雷射沉積製造(LDM)的工藝技術,目前擁有50 臺自主研發的系列化金屬選區熔化設備,11臺超大型號自主研發的金屬沉積製造設備,在職人員 600餘人。
另外,在金屬(SLM)3D列印領域,還有如「廣東漢邦科技」、「永年雷射」、「易加三維」、「易博三維」、「西帝摩」等。
(2)其他金屬3D列印技術
LENS(Laser Engineered Net Shaping)是一種基於同步送粉的雷射熔覆沉積技術,雷射束在控制下,按照預先設定的路徑,進行移動;同時,粉末噴嘴將金屬粉末直接輸送到雷射光斑下,使之由點到線、由線到面的順序凝固,從而完成一個層截面的列印工作,這樣層層疊加,製造出近淨形的零部件實體。使用該技術的印表機通常會與相應的CNC銑削單元混合使用。
美國的「Optomec」上世紀九十年代末開始集中於LENS技術的商業開發,可以做到以五個運動軸移動裝置逐漸建立3D金屬物體,今年3月推出了兩款新的獨立系統LENS CS 600和CS 800。國內比較典型的公司是「大連海博瑞思科技」,該公司融合了LENS技術,研發了五軸混合加工製造技術,生產了相關設備並提供相對應的解決方案。
電子束選區熔化(EBSM/EBM)是通過在真空環境下使用電子束掃描、熔化粉末材料,逐層沉積製造3D金屬零件的工藝,相對於SLM技術加工效率更高,成本也更低,但技術難度相對更高。
最早將該技術商業化的是瑞典的「Arcam AB」公司,國內則有「智束科技」,該公司核心技術與團隊均來源於清華大學,開發了具有自主智慧財產權的EBSM金屬3D列印裝備,該技術可廣泛應用於航空航天高性能複雜零部件和醫療植入體製造等領域。
二、非金屬3D列印
1、非金屬3D列印材料
目前能夠用於3D列印的材料已有1000多種,絕大部分都是非金屬材料。非金屬3D列印主要使用的是高分子材料,包括合成高分子材料,如聚乳酸(PLA)、聚乙二醇(PEG)、聚對苯二甲酸乙二醇酯-1,4-環己烷二甲醇酯(PETG)、聚-羥基戊酸酯(PHBV)、聚丁二酸-丁二醇酯(PBS)、聚己內酯(PCL)以及光敏樹脂等;熱塑性高分子材料,如PC、ABS-M30i、尼龍、PEEK等;天然高分子材料,如藻酸鹽、膠原、纖維蛋白原、明膠、細胞外基質、瓊脂糖、葡聚糖、葡萄糖、蔗糖、殼聚糖等。
加工方會根據不同的3D列印技術特性及應用產品需求,選擇不同性能的材料。市場上,也有許多專門研發生產3d列印材料的公司。
如「eSUN 易生」,它是深圳光華偉業股份有限公司2007年進入3D列印材料製造領域時創立的品牌。截止到 2019年4月,「eSUN 易生」已經上市了超40種FDM材料、以及適用於光固化3D列印的光敏樹脂系列。還開發了iSUN3D醫療鞋墊3D列印系統系統,目前,公司產品擁有 REACH、RoHS、CE、ISO 等全系列認證,全球代理商累計超50個,產品銷往了100多個國家及地區。
目前,FDM(Fused Deposition Modeling,熔積成型法)是市面上成本最低,應用也最廣的3D列印技術,FDM工藝使用絲狀材料,可選擇多種材料進行加工,包括聚碳酸酯、工程塑料以及二者的混合材料等。因而,也有公司專門針對FDM公司研發材料。
如36氪採訪到的「Polymaker」,這是一家成立於2012年,在工程塑料的3D列印材料在全世界範圍都有較高的知名度的公司,在中國、美國與荷蘭均設立分公司,90%以上的產品銷往美國、德國、日本等海外市場。同時,該公司也可以根據客戶需求研發有針對性的材料,比如為航空公司研製飛機上使用的阻燃材料。
另外,同樣以FDM線材為主的材料廠商還有「廣州優塑」、「Elements 3D」、「青島宏飛達」、 「深圳市眾景優品」、 「瑞貝思三維」、「辰嶽科技」、「北京斯科瑞化工」等。
除了FDM工藝,DLP和SLA技術也是非金屬3D列印中的兩種重要工藝(具體技術闡述將在後文展開),它們使用的耗材則是光敏樹脂。這類材料的製造工藝難度以及成本都相對較高,高質量液態光敏樹脂仍然依賴進口也需要從國外進口。
在光敏樹脂材料研發生產領域,有「廣州雙力」這類既生產_塑料絲和光敏樹脂的公司,也有專注光敏樹脂材料的公司,如「力邦新材料」、「正邦科技」、「雅霖特種材料」等。另外,也會有3D列印設備和服務的公司會涉及到該材料的研發,如36氪曾報導的「塑成科技」、「清鋒時代」、「UNIZ」。
除了這些主流材料,也還有公司把目光投向了特種材料,如「飛亞新材料」開發了聚芳醚醚腈(PEEN)特種高分子材料、「隨身科技」研發了石墨烯尼龍複合材料、「晗宇科技」開發了高精密度3D列印石蠟耗材。
2、非金屬3D列印設備
現在主流的非金屬3D列印技術有:熔積成型法(FDM)、立體光固化成型技術(SLA)、數字光投影技術(DLP)、非金屬雷射粉末燒結(SLS)。
(1)熔積成型法(FDM)
熔融沉積成型法(FDM,Fused Deposition Modeling),這種工藝是通過將絲狀材料如熱塑性塑料、蠟或金屬的熔絲從加熱的噴嘴擠出,按照零件每一層的預定軌跡,以固定的速率進行熔體沉積。主要用途是塑料件、鑄造用蠟模、樣件或模型製造。但相對於其他幾種工藝,加工精度低、時間較長。
FDM不用雷射,使用、維護簡單,成本低,可以滿足消費級客戶的DIY要求,也能滿足企業低價零件製造以及模型製造的要求。
36氪曾報導過的「創想三維」就是一家桌面級3D印表機廠商,主要提供用於家庭場景的FDM桌面級3D印表機硬體產品和耗材,年出貨量50萬臺,全年營收的 90% 以上來自於海外市場。除此之外,公司創想三維也研發了大型3D列印設備以及桌面級光固化印表機,在工業級列印同樣也所有涉及。同樣針對消費級桌面3D列印的公司,36氪還曾報導過「Snapmaker」。
除了消費級桌面印表機,更多的公司瞄準的是FDM工業級3D列印市場。比如「弘瑞3D列印」、「復志Raise 3D」、「PMAX巨影」、「海芯科技」等。
(2)立體光固化成型(SLA)和數字光處理(DLP)
立體光固化成型(SLA),是使用雷射束在液態樹脂表面勾畫出物體的第一層形狀,然後製作平臺下降一定的距離(0.05-0.025mm之間),再讓固化層浸入液態樹脂中,如此反覆。使用的樹脂是光敏樹脂,雷射束照射後會形成固態。
在SLA 3D列印領域,「聯泰科技」擁有較高的知名度,據其官網介紹聯泰科技目前擁有國內立體光固化(SLA)3D 列印技術最大份額的工業領域客戶群,國內市場佔有率超過 60%。產品已被廣泛應用於手板 模具、鞋業、口腔醫療、文化創意、汽車、電子以及教育科研等多個應用及行業領域。
另外,「中瑞科技」也在光固化3D印表機方面有所積累,儘管該公司SLA光固化、SLM選區雷射熔化、SLS尼龍粉末燒結和FMS鑄造砂模和AMC陶瓷都有列印設備,還提供相配套的3D列印材料和3D列印軟體,但光固化3D印表機的種類最多。同時,公司也有涉及SLM金屬印表機。其他集中在SLA光固化3D列印的公司,還包括「東莞鴻泰」、「深圳金石」、「嘉興善維」、「佛山嗎卡」。
數字光處理(DLP),使用的耗材和SLA一樣,都是光固化樹脂。DLP與SLA最大的不同在於,DLP用的是投影儀的數字光源,SLA用的是雷射頭。正因為如此,DLP一掃就是一片,SLA成形只能靠一個雷射點。比較典型的企業有「迅實科技」,該公司擁有針對珠寶設計、齒科等多種行業應用的多款印表機。以及「黑格智造」,該公司以「DLP+」在智能化、列印精度、成型速度、穩定性、成型幅面上,相較於傳統DLP有了較大的提升,讓使用該技術的設備更加適合大規模的終端產品,包括牙齒矯正套、消費類電子產品等的生產。
光固化技術相較於FDM來說,最主要的優勢就是精度更高,速度更快。
目前3D列印企業仍然面對成本較高,盈利較難的困境。很大一部分原因就在於,列印速度難以跟上,效率較低。於是兼顧精度,提升速度的列印方案開始越來越被關注,有企業對傳統對光固化技術進行革新已達到更快速度的目的。
10月中旬,美國西北大學在《Science》上發表了的新一代高速、大尺寸、光固化的3D列印技術HARP (high-area rapid printing)技術的技術論文。科學家們也以此創辦了Azul 3D公司。
據南極熊3D列印報導,HARP技術採用垂直列印,用紫外線將液態樹脂固化為硬化的塑料。此過程可以列印出堅硬、有彈性甚至陶瓷。與其他3D列印技術常見的疊層結構相反,這些連續列印的零件機械性能很好,可以用作汽車、飛機、牙科、矯形器、時尚等等的零件。在列印過程中,HARP採用液體聚四氟乙烯在接口上流動得以除去熱量,然後通過冷卻單元進行循環。
Azul3D稱自己的HARP技術,已經突破了Carbon3D的CLIP技術列印速度的最高紀錄,Carbon3D是目前全球3D列印公司中估值最高的企業之一。它的CLIP技術是利用一層透氧膜,隔離光敏樹脂液體和空氣中的氧氣,實現高速、連續的3D列印成型。
2019年6月,Carbon獲得了E輪的投資,融資規模高達2.6億美元(約18億元人民幣),而估值則達到了24億美元(165億元人民幣)。截止2019年10月,Carbon3D已經推出了最新一代的高速量產3D印表機L1,目標就是大批量生產應用的。
在國內,也有企業在速度上下功夫。如36氪曾經報導過的「UNIZ」以 LCD-SLA 光固化技術為核心,加上其特有的Uni-Directional Peel(UDP,單向剝離)技術,使得其印表機的精度和速度都能保持較高水平,號稱3D列印速度可達1200mm/h以上。
還有此前提到的「清鋒時代」則研發了類似於光固化的LEAP技術,據稱可將3D列印速度提升百倍。該技術搭配公司研發的可量產高性能彈性材料EM-11,將用於清鋒時代3D列印鞋底的批量生產。
同樣要用3D列印技術量產鞋底的,還有「塑成科技」,該公司採用的是精度更高,速度更快的光固化列印技術,是傳統速度的60-90倍。
(3)其他非金屬3D列印技術
SLS,在行業內叫做粉末燒結,其可用材料包括高分子、金屬、陶瓷、石膏、尼龍等多種粉末材料。
在尼龍3D列印中,「華曙高科」是頭部企業,現有員工超過280人,其中研發人員超過 40%,公司共申請專利超過百項,獲得專利授權近百項,同時研發金屬3D列印設備及尼龍等高分子3D列印材料。此外,該公司在金屬3D列印領域也有所涉及。
3DP工藝與SLS工藝類似,採用粉末材料成形,如陶瓷粉末,金屬粉末。不同的是材料粉末不是通過燒結連接起來的,而是通過噴頭用粘接劑(如矽膠)將零件的截面「印刷」在材料粉末上面。如「寧夏共享集團」就採用 3DP 工藝「逐層疊加、增材製造」,把鑄造所用的砂芯砂型直接列印成形, 已經建設了3D列印智能工廠。
三、3D列印服務
說起3D列印服務,這裡我們將其拆分成兩類,一類是3D列印供應鏈企業,它們為3D列印提供後處理等服務,為3D列印生產提供相關軟體(包括控制系統)及相關解決方案;另一類則本身不生產3D列印所需的材料及印表機產品,而是提供解決方案設計、直接的列印服務、以及交易平臺。
(1)軟體及系統解決方案供應商
3D列印產線不僅需要3D列印硬體產品,同樣也需要軟體系統的配合。多數3D列印設備廠商會自行研發或是二次開發相關的軟體系統。市面上仍有專業的廠商,提供相關方案。
如新三板上市公司「金橙子」科技自主研發了3D列印控制系統,該公司的控制卡集振鏡控制、雷射控制、運動控制、傳感器反饋於一體,並同時高精密校正方案、多機加工方案、多種路徑規劃方案;「 創必得科技」自主研發了赤兔系列主控系統和切片軟體,最早實現了 3D 列印脫機控制及多機器分布式控制系統解決方案;「空靈智能」推出的主板品牌「魔印」,該產品搭載了實時監控傳輸技術,和打環檢測技術,使得傳統 3D 印表機可以實現網際網路列印同時擁有自我檢測功能,客戶可通過手機 app 對 3D 印表機進行遠程操控。同樣的3D 列印控制系統供應商,還有「謙輝信息」、「 晉原銘科技」。
(2)3D列印後處理
3D列印後處理是3D列印重要的步驟,直接使用3D列印出來的物品只是一個半成品,有些表面會比較粗糙,需要打磨拋光,有些需要噴塗、上色;金屬製品需要退火、處氣、固化。經過後處理,3D列印產品才能最終送到客戶手裡。
今年10月,英國3D列印後處理初創公司「Additive Manufacturing Technologies(AMT)」宣布完成520萬美元的A輪融資。去年,德國專注於SLS聚合物3D列印後處理創業公司「DyeMansion GmbH」獲得了500萬美元的A輪投資。
國內後處理廠商並不多,就在2019年10月,南極熊曝光了一個專門做尼龍/TPU等材料3D列印後處理的國產廠商——「東莞德為智能(DYEWIN)」。他們自主研發的3D列印零件表面處理及3D列印零件染色等後處理系統,這一套清粉+表面精細處理+染色的系統價格僅為國外同類進口產品的20%。此外,還有「 蘇州諾曼比爾材料」專注金屬等材料的3D列印後處理。
(3)消費端3D列印服務及3D列印平臺
在消費端,有公司專注於3D設計軟體和設計服務。比如「中望龍騰軟體」 就開發了3D One 系列三維創意設計軟體 ,主要面對教育領域。另外面對教育市場的提供設計軟體及相應解決方案的公司還有「 遨為數位技術 」、「樂伴科技」、「 張飛列印」。
也有提供產品設計及列印服務的公司,36氪此前曾介紹過聚焦「3D 列印+文創」的 「 上海極臻三維」, 此外聚焦3D技術消費領域的產品化的公司還有「雲跡創意設計」、「 3dans 蛋生」、「 紫晶立方科技 」
在3D列印平臺方面, 36氪曾介紹過「雲工廠」,「雲工廠」的主要業務線包括3D列印、手板加工和機械加工,開發設計了專用於中小批量產品加工的標準化流程,將傳統製造和網際網路連接,可以實現線上下單、自動報價、實時跟蹤生產進度和快速交付產品的製造。
新三板上市企業「先臨三維」也有3D列印服務的子公司「雲列印」,雲列印打造了「3D 列印+網際網路+物聯網(IOT)+人工智慧(AI)」的技術平臺,打造 C2M 和線上線下相結合的 3D 打 印分布式服務模式。公司已在浙江、江蘇、南等 全國多個省份的地方政府或園區合作,建立了十幾家線下 3D 列印服務中心。類似的提供 3D 列印雲平臺的公司,還有「易速普瑞」、「南京 1001 號」、「創想智造 3D 列印網 」、「魔猴網」等。
此外,還有相關的垂直媒體服務於行業內外的3D列印關注者。比如「南極熊3D列印網」,該平臺報導全球最新的3D列印資訊,定期輸出3D列印的研究報告,舉辦行業內交流會議,也為3D列印相關企業提供諮詢服務。與它類似,還有「3D列印世界」、「3D科學谷」、「3D列印技術參考」等。
四、3D列印的應用
3D列印的應用非常廣泛,現今最熱門的當屬醫療3D列印。
醫療3D列印有著數十億美元的想像空間。從微小的細胞組織,到大體積的骨骼,都是3D列印未來的「戰場」。
醫療3D列印,首先是用計算機建立三維模型,數據傳輸至印表機,由印表機逐層列印截面,最後各截面粘合起來完成塑型。
我們可以從落地的難易程度,把醫療3D列印劃分為兩部分:
骨科植入物、口腔修復、定製化假肢、手術導板、內植入物,此類非生物3D列印技術,技術更為成熟,更加貼近臨床,應用場景明確,是玩家們主要聚集的細分賽道;細胞組織甚至器官組織的3D列印,還有漫長的技術研發之路,是醫療3D列印的進階階段,水面上的國內玩家僅有五家。(1)最引人注目的板塊莫過於骨科植入物
公開數據顯示,骨科植入物佔整個植入物市場規模的93%之多,預計2022年骨科植入物的市場規模高達290億元。目前國內企業已經有一些產品獲批上市,也有與醫院合作手術的成功案例。
國內主要集中在金屬和高分子材料上,國際上,多數國外廠商採用的是羥基磷灰石和聚乳酸複合材料,還有一些骨科輔助器械則採用的是石膏或樹脂材料。
舉幾個例子,「愛康醫療」的3D ACT鈦合金骨小梁髖臼杯在2015年獲得了上市許可;「艾科賽龍」也聚焦3D列印骨科耗材,它的特點是具備介入式手術的導航板方案,幫助掃除手術盲區;「 歐比雅」與廣州醫科大學附屬第三醫院合作,幫助一名有十年病史的踝關節慢性骨髓炎患者置換病灶骨骼。
通常我們有一些維度去評價骨科植入物的技術水平:材質的抗磨損性能和生物相容性、孔隙率、摩擦係數、旋轉活動度(分散應力)、鉸鏈機制(防脫易植入)、承重方式(損耗程度)、補塊墊塊的豐富性(骨缺損處理方案的豐富性)、手術及翻修策略等等。
(2)風口上的隱形牙套,正是3D列印的成果
3D列印的另一個細分賽道是數位化口腔修復,現在技術已經可以製作種植牙、義齒、正畸產品等等,還可以達成相關關節紊亂病的治療修復。
隱形正畸正處於投資風口,正畸量在近幾年來有著爆發式的增長,診所的毛利率通常在50%-75%。而隱形正畸所用的隱形牙套,正是3D列印的成果。
3D列印可以帶給用戶個性化的精準矯形,掃描儀掌握數位化地口腔狀況,建立個性化的口內3D數字模型,從而生產出「量身定製」的隱形牙套。根據平安證券口腔報告測算,2017年中國國正畸病例大約206萬例,每例按12000元計算,則中國正畸市場規模在 250億左右。
對於義齒廠而言,3D印表機不僅能夠實現人工替代,還能夠提高生產效率和品質。全國有4000多家義齒廠,隨著產業的升級、進口替代的加速,未來將有更多的3D印表機進入義齒廠,未來五年市場規模有望超10億。
以往困擾口腔醫生的是,初期設計的輪廓外形總是很難與最終得到的修復體一致,而3D列印就很好地解決了這個問題。3D列印的目標修復體導板,可以將修復藍圖可視化地呈現出來,根據導板列印而成的修復體,可以做到高精準度,讓「理想」和「現實」達成一致。
還有一些公司擅長三維數據採集,為醫院提供手術前規劃方案,用可視化的圖像模擬手術,幫助醫生更好地操作演練。這個賽道上,「浙江德爾達」的做法是,通過對病患部位的三維重建,設計手術導板,手術導板就像是一個「手術用的地圖」,讓醫生可以通過實體模型來規劃手術;「即刻叄醫療」將3D技術應用在了血管外科、肝膽外、腫瘤、頜面外科。
數位化口腔賽道的公司相對較多,包括此前文章提及的「迅實科技」、「瑞通生物」、「UNIZ」、「 黑格智能」、「精唯信誠」、「長朗智能」等。
(3)世界首顆3D列印心臟誕生
"醫療3D列印的進階階段",就是細胞組織甚至器官組織的3D列印。
今年4月15日,以色列特拉維夫大學研究人員宣布成功3D列印出世界首顆「完整」心臟的新聞轟動全球。一夜之間,「3D列印器官」仿佛觸手可及,器官移植供體緊缺似乎不再是問題。
然而冷靜下來,我們會發現:這個「心臟」很小,並非人類尺寸;血管系統並不完整,毛細血管未被列印出來;此「心臟」尚不具備泵血功能。
儘管距真正可移植的心臟還有一段距離,但是這顆心臟的誕生,仍然引起了巨大的轟動。為什麼呢?答案是,它與組織工程構建技術有關。
經典組織工程構建首先需要兩類材料——種子細胞和支架材料。支架材料顧名思義,起到的即「支撐」作用。它為種子細胞提供生長和發揮生物學功能的場所,需要具有模仿天然組織的構建性能。種子細胞則是在支架材料上聯結、生長成所需組織、器官的單位。
怎樣的支架材料無毒、無免疫原性,具有良好的生物相容性、合適的生物降解性,同時適合細胞生長?怎樣獲得多功能幹細胞,並使其定向分化成所需的種子細胞?如何維持所獲組織、器官的細胞活性?怎樣令列印出的組織/器件功能化?這些都是擺在科學家和企業面前的問題。
特拉維夫大學研究人員即是解決了部分這些問題後,列印出了具有細胞、血管、心室和心房的「完整」心臟。這同時意味著,結構更簡單的耳朵、氣管、血管等組織器官可以完全重現。無排異的組織移植或許能先一步到來。
目前,36氪收集的公開資料顯示,全球生物3D列印的市場規模在30億元左右,全球領先的生物3D列印公司包括美國的「Organovo」、日本的「Cyfuse Biomedical」、加拿大的「Aspect Biosystems」等。而國內從事器官、血管等組織工程3D列印的企業,僅有數家,分別為:「上普生物」、「邁普醫學」、「捷諾飛生物科技」、「尤尼科技」、「藍光英諾」等。
FDM和光固化是目前較為主流的列印技術,上述」心臟「即是FDM技術下列印出來的。光固化技術的優勢在於成型容易,但是容易產生毒性問題。
細胞列印產業化的難點,除了技術,還有倫理道德乃至風險控制。社會對此類產品的接受程度、生產過程中可能帶來的病毒等風險,也在一定程度上制約了行業的發展。
據悉,現在企業提供的業務多為:生物3D印表機的定製、售賣;生物墨水等其他耗材的定製、售賣;生物仿真模型的列印服務等。目前行業內可降解組織工程支架的列印相對成熟,細胞、組織、器官的3D列印處於科研應用階段的居多。
短期上看,生物(細胞)3D列印比較現實的落地場景在於,列印具有單一功能的類組織來進行體外藥檢、病毒理測試,乃至化妝品、保健品的效果測試。往遠了看,即最終應是實現器官移植,造福人類。
隨著技術的日益成熟,3D列印產品的生產製作或許將不再是最大難題。行業玩家們共同面臨的問題,其實是政策審批的問題。
由於醫療3D列印產品可能會直接用於人體,且產品都是根據患者情況個性化定製的,每位患者的情況都會有所不同,所以對它的審批是非常嚴格謹慎的,相關政策滯後於技術。
3D列印產品以往沒有適用的取證規範,定製化的產品導致取證成本很大,用在每一個身體部位都需要申請一張醫療器械證,取證成本極高。
最新的動態是,今年7月國家出臺了一項新政策,預計能為醫療3D列印帶來強心劑。
這項新政是《定製式醫療器械監督管理規定(試行)》,規定了定製式醫療器械的備案管理、設計加工、使用管理、監督管理的規範,從明年1月1日起施行。
縱觀整個3D列印市場,其應用範圍非常廣泛,從醫用至工業至消費,都可以看到3D列印的身影。
醫用領域包括醫用手術導板、醫療植入物、齒科模型及相關矯正設備、金屬牙冠等物件的製造;
工業方面,有工業產品設計開發、複雜小型金屬精密零件、航空航天複雜金屬構件、飛機大型複雜金屬構件、航空航天領域用工程塑料零部件、汽車、家電等領域零部件製造、鑄造用蠟模製作以及建築建造;
在消費領域則包括,手辦製作、珠寶設計與製作、創意產品製作與生產、以及食品製作等。
這篇文章,36氪只盤點了最熱門的醫療3D列印。接下來,36氪還將聚焦3D列印在其他行業的應用,進行分析和盤點。
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