Biorep Technologies 是醫(yī)療行業(yè)的原始設(shè)備制造商，專注于開發(fā)治療糖尿病所需的設(shè)備。Biorep 是位于邁阿密的世界知名糖尿病研究院的附屬機(jī)構(gòu)，致力于提供價(jià)格合理的胰島分離設(shè)備，以便更多研究中心可使用該技術(shù)。

Biorep 的設(shè)計(jì)團(tuán)隊(duì)由工程主管 Felipe Echeverri 和研發(fā)工程師 Andres Bernal 領(lǐng)導(dǎo)。自 1995 年公司成立之日起，他們倆就開始了原型制作生涯，不過(guò)那時(shí)是在機(jī)械車間進(jìn)行制作。Biorep 偶爾會(huì)與服務(wù)機(jī)構(gòu)合作來(lái)制作小零件的快速原型，用于設(shè)計(jì)評(píng)估。

快速原型制作項(xiàng)目不斷增多，促使 Biorep 開始尋找可在內(nèi)部使用的 3D 打印機(jī)

到 2007 年，Biorep 的設(shè)備發(fā)展得更小更精密，Echeverri 和 Bernal 發(fā)現(xiàn)他們外包小零件快速原型的情況越來(lái)越頻繁。外包量增大到一定程度后，內(nèi)部引進(jìn)快速原型制作技術(shù)變得具有商業(yè)意義。

“當(dāng)時(shí)，Biorep 缺乏經(jīng)濟(jì)的方式來(lái)制作快速原型，”Echeverri 回憶到?！巴獍?3D 打印模型通常比內(nèi)部加工更為昂貴，并且可能更慢。如果能夠在辦公室夜以繼日地打印零件，我們的設(shè)計(jì)效率必然會(huì)提高。因此我們開始評(píng)估 3D 打印系統(tǒng)?！?/p>

出于易用性和成品質(zhì)量考慮而選擇了 Objet Eden250

Biorep 對(duì)于內(nèi)部采用的 3D 打印機(jī)系統(tǒng)的標(biāo)準(zhǔn)包括：準(zhǔn)確度、易用性、維護(hù)要求、表面光潔度和價(jià)格?！拜^常見(jiàn)的情況是，我們?cè)谶M(jìn)行注塑成型加工前使用快速原型來(lái)驗(yàn)證概念并檢查配合度、形狀和功能，因此準(zhǔn)確度是重要的因素，”Echeverri 說(shuō)道，”但如果自己有能力，我們估計(jì)我們還會(huì)制作約兩倍數(shù)量的原型，并且我們擁有一個(gè)小型團(tuán)隊(duì)，因此易用性和可靠性也十分重要?！?/p>

Biorep 的決定是 Objet 的 Eden250 3D 打印機(jī)，這是一個(gè)小型系統(tǒng)，是高質(zhì)量快速原型制作的入門之選。該系統(tǒng)將市場(chǎng)先進(jìn)的 Objet PolyJet? 技術(shù)融入幾乎所有設(shè)計(jì)或制造操作領(lǐng)域。Eden250 提供輕松、快速、清潔、經(jīng)濟(jì)地準(zhǔn)確構(gòu)建任何幾何形狀的完善解決方案。采用 Eden250 所得到的模型光滑耐用，細(xì)節(jié)完美，表面光潔度上佳。該系統(tǒng)極具成本效益，占地空間小，采用完全清潔的流程，非常適合標(biāo)準(zhǔn)辦公室環(huán)境。與其他一些 3D 打印系統(tǒng)不同，該系統(tǒng)可安裝在一般的門道上，安裝簡(jiǎn)單而快速。

“Eden250 是我們的理想選擇，”Echeverri 說(shuō)到，“它適合辦公室環(huán)境、干凈、易用、便于維護(hù)，可得到具有上佳表面光潔度的準(zhǔn)確零件。”

內(nèi)部制作快速原型的能力使新產(chǎn)品開發(fā)時(shí)間縮短了六個(gè)月

根據(jù) Echeverri 的報(bào)告，Eden250 已幫助他的團(tuán)隊(duì)做出了更好的設(shè)計(jì)，并且加速了新產(chǎn)品上市速度。

集中體現(xiàn)出這些優(yōu)勢(shì)的一個(gè)近期項(xiàng)目為 Biorep 正在申請(qǐng)專利的收縮歧管。根據(jù) Bernal 所述，評(píng)估液體的醫(yī)療實(shí)驗(yàn)室通常使用名為夾管閥的裝置將液體保留在硅膠管中，以免液體接觸到設(shè)備。顧名思義，夾管閥夾住管子，使其閉合以容納液體。然而，夾管閥往往容易過(guò)熱并且依靠管子的壓力來(lái)工作。其可靠性很糟糕，并且價(jià)格昂貴。在電力中斷時(shí)，夾管閥可能會(huì)意外打開，造成內(nèi)部液體泄漏。

Biorep 的關(guān)鍵設(shè)備需要 32 個(gè)可靠的非接觸式夾管閥。由于無(wú)法使用現(xiàn)有的夾管閥，Biorep 團(tuán)隊(duì)決定自己設(shè)計(jì)一個(gè)。

Biorep 的收縮歧管具有傳統(tǒng)夾管閥的非接觸式特征，使用一系列凸輪和一個(gè)電機(jī)來(lái)控制若干個(gè)通道中的液體?！拔覀兊氖湛s歧管提供了引導(dǎo)液體的新方法，并且肯定不會(huì)接觸閥零件，”Bernal 說(shuō)道，“液體僅會(huì)接觸一次性使用的硅膠管。在無(wú)菌實(shí)驗(yàn)室環(huán)境中，避免設(shè)備被正在處理的血液或細(xì)菌等液體污染十分重要。因此非接觸式閥顯得至關(guān)重要?！?/p>

此外，Bernal 還說(shuō)道：“該系統(tǒng)可擴(kuò)展成您需要的任意數(shù)量通道，而傳統(tǒng)夾管閥系統(tǒng)通常只處理一個(gè)通道，因此該系統(tǒng)的效率高得多。并且因?yàn)槭湛s歧管是機(jī)械式而非電磁式，因此具有失效保護(hù)功能。出現(xiàn)電力中斷情況時(shí)，收縮歧管仍能保持其位置。”

Bernal 開始驗(yàn)證設(shè)計(jì)，所有設(shè)計(jì)均通過(guò) Eden250 制作原型。“我們很快就意識(shí)到自己在做一項(xiàng)很有意義的工作，”Echeverri 說(shuō)道，“我們使用 Objet 原型向管理層介紹項(xiàng)目情況，它對(duì)于我們推廣理念真的大有幫助。我們一直在正確的道路上前進(jìn)?！?/p>

“在內(nèi)部制作快速原型的能力對(duì)于本項(xiàng)目的成功絕對(duì)功不可沒(méi)，”Bernal 說(shuō)道，“首先，我們?cè)O(shè)計(jì)零件時(shí)無(wú)需考慮加工限制，可充分自由發(fā)揮，一旦有新想法，可以馬上設(shè)計(jì)、打印和測(cè)試。其次，由于能夠以極低的成本快速制作大量原型，因此我們能做大量測(cè)試。這可幫助我們?cè)谠缙诎l(fā)現(xiàn)并確定一些功能性問(wèn)題，如果在晚些時(shí)候才發(fā)現(xiàn)這些問(wèn)題，勢(shì)必會(huì)對(duì)項(xiàng)目造成不利影響?！?/p>

收縮歧管具有約十幾個(gè)零件（不包括電機(jī)），所有零件都由 Eden250 單獨(dú)制作出原型，然后再進(jìn)行裝配。一些早期設(shè)計(jì)由于其幾何形狀過(guò)去無(wú)法進(jìn)行加工?！拔覀兛偣仓谱髁宋鍌€(gè)完整的原型，還有許多單獨(dú)的零件，”Echeverri 回憶說(shuō)?！拔覀?cè)谕砩洗蛴×慵?，早上?lái)到辦公室時(shí)就可以立即測(cè)試我們的新想法。

Eden250 可能節(jié)約了六個(gè)月的項(xiàng)目時(shí)間，這樣我們可以更快向市場(chǎng)推出收縮歧管。”

3D 原型幫助公司贏得了關(guān)于創(chuàng)新培養(yǎng)皿設(shè)計(jì)的 NIH 資助

Biorep 成功應(yīng)用 Eden250 的另一個(gè)近期項(xiàng)目是硅隔膜培養(yǎng)皿，Biorep 將這個(gè)項(xiàng)目稱為“氧氣三明治”。標(biāo)準(zhǔn)塑料培養(yǎng)皿只能從上部供氧。糖尿病研究所 (DRI) 的科學(xué)家們猜測(cè)如果氧氣能夠從上部和下部達(dá)到培養(yǎng)皿中的細(xì)胞，那么細(xì)胞可以更好地呼吸，從而更好地存活。

“氧氣可穿透硅，因此我們決定嘗試設(shè)計(jì)硅隔膜培養(yǎng)皿，”Echeverri 解釋說(shuō)，“DRI 的科學(xué)家們研發(fā)出了獲得專利的可增強(qiáng)氧滲透性的硅共混物，該設(shè)計(jì)用氧氣從上方和下方包封細(xì)胞，因此我們將其稱為氧氣三明治?！?/p>

DRI 科學(xué)家們?cè)O(shè)計(jì)出了隔膜，Biorep 的任務(wù)是設(shè)計(jì)利用標(biāo)準(zhǔn)培養(yǎng)皿的形狀和功能來(lái)容納隔膜的方法。

Echeverri 的團(tuán)隊(duì)利用其 Eden250 制作出初始設(shè)計(jì)的原型，然后用多種方法進(jìn)行試驗(yàn)，以確?？芍圃煨院驼_裝配?！案裟さ脑O(shè)計(jì)只有 300 微米厚，但強(qiáng)度足以承受實(shí)驗(yàn)中的處理而不會(huì)破裂，張緊度足以防止隔膜松垂。我們通過(guò)不同的配置制作了大量原型，得到這一結(jié)果，“Echeverri 說(shuō)道。

團(tuán)隊(duì)還通過(guò)原型制作來(lái)確保設(shè)計(jì)適合量產(chǎn)。在該研究期間制作的原型用于申請(qǐng)美國(guó)國(guó)立衛(wèi)生研究院 (NIH) 資助，以獲得幫助產(chǎn)品繼續(xù)開發(fā)的資金?！皳碛?Eden250 制作出的真實(shí)原型對(duì)于我們驗(yàn)證概念和得到 NIH 資助幫助很大，”Echeverri 說(shuō)道?！爱?dāng)您提出全新的設(shè)計(jì)類型時(shí)，CAD 圖紙的作用十分有限?！?/p>

硅隔膜培養(yǎng)皿從圖紙階段進(jìn)展到目前正在多個(gè)實(shí)驗(yàn)室進(jìn)行現(xiàn)場(chǎng)試驗(yàn)階段，Biorep 只用了短短六個(gè)月時(shí)間。“六個(gè)月對(duì)于一種醫(yī)療設(shè)備從概念發(fā)展到現(xiàn)場(chǎng)試驗(yàn)階段而言，無(wú)疑相當(dāng)短，”Echeverri 表示，“在內(nèi)部制作快速原型的能力使開發(fā)時(shí)間減半?！?/p>

早期現(xiàn)場(chǎng)試驗(yàn)結(jié)果顯示：據(jù) DRI 科學(xué)家們報(bào)告，現(xiàn)在細(xì)胞更健康并且能產(chǎn)生更多胰島素，這對(duì)于推動(dòng)糖尿病研究來(lái)說(shuō)至關(guān)重要。Biorep 對(duì)于除糖尿病研究領(lǐng)域之外（如干細(xì)胞）產(chǎn)品的商業(yè)化也持十分樂(lè)觀的態(tài)度。

3D 打印機(jī)將 Biorep 從加工限制的束縛中解脫出來(lái)，幫助設(shè)計(jì)者打破常規(guī)、創(chuàng)新思考。

Biorep 的研發(fā)工程師 Bernal 完全贊同 Echeverri 的看法，都認(rèn)為自購(gòu) Eden250 對(duì)于幫助提高 Biorep 設(shè)計(jì)的整體質(zhì)量大有幫助。“在內(nèi)部制作快速原型的能力的確可在設(shè)計(jì)時(shí)幫助我們跳出各種條條框框的束縛，”Bernal說(shuō)道?！?D 打印跳過(guò)了設(shè)計(jì)-制造的步驟，幫助我們快速測(cè)試創(chuàng)新概念。有了 Objet 打印機(jī)，我們可以劃分設(shè)計(jì)意圖的優(yōu)先級(jí)，并利用裝配組合來(lái)驗(yàn)證我們的概念。”

Echeverri 認(rèn)為擁有內(nèi)部 3D 打印的能力也有助于使 Biorep 的產(chǎn)品和收入多元化。“我們現(xiàn)在可設(shè)計(jì)更多項(xiàng)目并進(jìn)行其原型制作，”他說(shuō)到?！袄纾F(xiàn)在我們的工作涉及從眼科研究應(yīng)用到外科手術(shù)儀器概念的各種領(lǐng)域。過(guò)去我們沒(méi)有時(shí)間或資源來(lái)做這些工作。

我們的產(chǎn)品開發(fā)周期更快，因?yàn)楝F(xiàn)在我們可以同時(shí)驗(yàn)證多個(gè)不同設(shè)計(jì)概念。夜以繼日地不間斷打印零件的能力無(wú)疑十分有幫助，如今再?zèng)]有傳統(tǒng)加工不同設(shè)置引起的成本和時(shí)間延誤困擾。“

實(shí)際上，Biorep 已發(fā)現(xiàn) Eden250 創(chuàng)造的價(jià)值如此之大，正考慮購(gòu)買第二臺(tái)可使用更多種材料來(lái)打印功能性零件的 3D 打印機(jī)。

Echeverri 表示，雖然 Biorep 因 Objet 打印機(jī)在成本方面的優(yōu)勢(shì)而獲益不少，但真正的回報(bào)是通過(guò)原型設(shè)計(jì)出更完善的設(shè)備，使人們的生活更加美好?！斑@就是我們這樣做的原因所在，”Echeverri 說(shuō)道?！八幸磺卸贾粸檎业街委煼桨??！?/p>