编者语：很多零件制造企业已经加入了医疗加工这一领域，通过提高医疗设备改善人类健康具有未来和现实双重意义。可预期的挑战和市场回报率将吸引更多的企业加入进来。

　　发展空间与挑战

　　2010年初，各个行业在2009年全年的市场数据纷纷出炉，我在德国的编辑同行惊奇地发现，一片灰色的下行数字报告中，来自医疗行业的发展出人意料地逆势上扬。显然，对于德国工业来说，医疗行业已经成为一个非常重要的市场，经济危机只是让这一事实更快地呈现出来。

　　在医疗行业进行深入研究的车床制造商特纳斯有分析指出，医疗行业这种高速的发展趋势主要取决于人口因素，人口老龄化和更优惠的治疗方案刺激了消费。患者能得到更及时的治疗得益于疾病的早期检测，关节植入物重置和预防手术技术。医疗旅游业在亚洲国家兴起，如泰国、马来西亚和印度提供了更多价格合理的治疗，健康保险正在变得越来越受欢迎。由此可以看出，医疗器械市场在全球都处于扩张状态，越来越多的零件制造商在仔细研究设备及加工程序，以备能够抓住这个利润丰厚市场的份额。

　　另外，医疗行业具有非常大的创新空间，根据德国联邦医疗产品工业协会的报告，医疗行业大约2/3的产品都“小于3岁”，其申请的专利数量比汽车行业还要高。高品质的加工过程，100％优质加工件，交货时间，更优惠的价格，信任和长期合作关系是其中的重点。一些认证如FDA、CE认证、国家GMP，ISO 9001及ISO 13485，只有在具备高品质设备和高素质技术人员环境下才能获得。医疗行业被公认为是一个具有挑战性的领域。

　　全球医疗设备市场 

　　2008年全球的医疗器械设备市场销售额达到3280亿美元（药业市场7340亿美元）。其中欧洲占33%, 美国45％，日本10％和中国市场2％。上有20000家医疗设备公司（在欧洲约占50％，雇员总数435 000人）。他们为12个专业科室1700通用组加工生产50多万种不同的医疗器械，如心脏科、麻醉科、放射科、骨科、牙科、综合医院等。（资料来源：特纳斯公司）随着中国和印度等新兴国家的崛起，在未来5～10年会有更大的增长。

　　整形骨科市场

　　整形骨科是一个快速增长的市场，在2008年产值367亿美元，（包括牙科植入），2000～2008年每年有11％的市场增长率。在传统上分为三个部分：整形骨科，脊柱和牙科。 2008年，整形骨科代表了这个市场的74％份额，脊柱占18％和牙科的8％。

　　有趣的是，复合年平均增长率（CAAGR）为：整形外科9.24％，脊柱12.98％ ，而牙科占12.45％。

　　医疗行业零件的加工

　　除了高品质和的要求，零件制造商面临的主要挑战来自三个方面：外形、材料和尺寸。

　　骨钉、骨科及牙科植入物的设计与螺纹的复杂形式，以配合不同的骨骼结构和实现位置的。零件的外形被加工成尽可能贴合身体而无缝隙。这些不同寻常的形状加工要求需有灵活的加工程序和适合的刀具。在牙科领域，义齿（假牙）的数字化，加工前需转移到CAM系统，因此需要先进的设备和软件。

　　医疗零件加工中使用的材料包括不锈钢、钛、钴、铬、PEEK和碳纤维合金。这些材料需要制造商不断寻找新的加工流程和刀具。

　　医疗行业通常使用的材料是不锈钢和钛合金。不锈钢通常用于不在人体内长期存在的零件。钛通常是植入体，因为它重量轻、强度高、具有生物相容性。并且，钛合金植入物适合磁共振成像和计算机断层扫描成像过程。

　　钛合金切削加工要求仅略高于不锈钢材的加工。然而，钛合金的特性使其比不锈钢更难加工。切割钛料所产生的热量因其导热性差不易迅速散发。因此，大部分的热量集中在切割边缘和工件表面。该金属燃烧时产生氧气能自行燃烧。因此加工钛料必须配备灭火系统。

　　聚醚醚酮聚合物趋向于取代某些钛的应用。 PEEK是一种强烈的热塑性塑料，即使在高温下也能保持其性能。它是阻燃材料且耐磨损，具有较高的冲击强度，较低的摩擦系数。医用级别的聚醚醚酮，除了具有相同的物理性能和生物相容性，还有高耐化学性和不同的消毒方法兼容性。使用X射线，核磁共振或电脑断层扫描观察时是自然的无线半透明效果。聚醚醚酮植入物周围组织和骨骼的痊愈给医生治疗提供了一个一览无遗的观察效果。碳纤维可增强PEEK材料，它具有高耐磨性，如在关节的运用上。

　　新材料如与钛锆合金的混合，比纯钛合金强度高50%。这些材料加强了牙种植体的一体化进程，从而可以减小未来植入物的尺寸。虽然这些年骨钉和一些植入物尺寸并没有太大改变，但还是有减少植入手术趋势的压力。这种趋势促使更小植入物的产生。微创手术与导航系统（MIS + NS组）将允许减少切口大小、减少创伤、更短住院时间和病人更快的康复期。

　　另一种新材料是金属镍钛，镍钛合金正在更多的运用到医疗行业中去。随着时代的发展，更多的材料将出现在市场上，这样会有更多的挑战但还会提供更多的机会。

　　快速制造技术的医学应用

　　快速制造技术是在快速成形技术的基础上发展起来的、以提供终产品为目的新技术。它是多学科渗透、交叉、融合的产物，能够从电子数据快速、灵活和经济地直接制造产品，在许多工业部门的产品快速开发中获得了成功的应用。近年来，随着计算机断层扫描技术、生物材料工程、生物医学工程和软件工程的迅速发展，快速制造在医学领域的应用也日渐增多。

　　过去，在医学应用中，快速成形技术主要用于制作外科手术模型，拟定手术方案，预览手术的过程和结果。这帮助外科医生在走进手术室之前，摆脱了需要做出多个手术预案的困扰，提高了手术的成功率，并节省了大量的时间和精力。

　　现在，快速制造技术的医学应用进一步把工程技术和医学紧密联系起来，利用新的生物材料和快速制造技术，集成为个性化定制植入体的供应链。目前，快速制造技术的医学应用主要是齿科、骨科植入体和医疗器械三大领域，如图1所示。

　　个性化假牙的快速制造

　　缺牙是常见疾病之一。基于电子数据的个性化假牙快速制造技术日趋成熟，已经进入实用推广阶段。个性化假牙能够完全符合患者的口腔形状，没有传统假牙带来的不适感，而且更加美观。

　　借助选择性激光烧结技术（SLS）可以快速而经济地从CAD数据直接制造个性化的齿冠、假牙桥和种植牙，其流程如图2所示。

　　借助EOSINT M270型金属粉末激光烧结机烧结200~250颗个性化钴鉻合金齿冠只需要11h，每颗齿冠的成本仅需数欧元。

　　个性化种植牙是用TiXos钛合金粉末烧结而成的具有特殊表面构造的人工牙根，将其种植在患者的牙床内，再在其上接出人造齿。与传统假牙相比，TiXos钛合金种植牙能与牙床骨形成一体，和真牙一样咀嚼食物。

　　EOSINT M270型金属粉末激光烧结机及其所制造的个性化的齿冠和种植牙牙根如图3所示。