Desain Berbantuan Komputer dan Pencetakan 3D dalam Prostetik

Desain berbantuan komputer (CAD) dan manufaktur aditif (pencetakan 3D) menghadirkan alur kerja digital untuk desain dan produksi perangkat prostetik dan ortotik. Bagian tubuh atau anggota gerak ditangkap melalui pemindaian, perangkat dimodelkan dan dimodifikasi di layar, kemudian diproduksi melalui manufaktur yang dikendalikan komputer, baik dengan mengukir model untuk fabrikasi tradisional (CAD/CAM) atau dengan membangun perangkat secara langsung lapis demi lapis melalui pencetakan 3D. Metode-metode ini menjanjikan reproduktifitas, kustomisasi yang lebih besar, dan, dalam beberapa pengaturan, biaya yang lebih rendah.

Definition

Desain berbantuan komputer dan pencetakan 3D dalam prostetik adalah penggunaan pemodelan digital (CAD) bersama dengan manufaktur yang dikendalikan komputer atau aditif untuk mendesain dan membuat perangkat prostetik dan ortotik, menggantikan atau melengkapi pencetakan manual dan fabrikasi tangan.

Scope

Topik ini mencakup alur kerja desain-dan-fabrikasi digital sebagaimana diterapkan pada prostetik dan ortotik: pemindaian, pemodelan CAD, manufaktur berbantuan komputer, dan manufaktur aditif, bersama dengan parameter desain dan pertimbangannya. Ini adalah materi referensi tentang teknologi dan pertimbangannya, bukan protokol manufaktur atau panduan klinis untuk memproduksi perangkat bagi individu.

Core questions

• Bagaimana alur kerja desain-dan-fabrikasi digital berfungsi dalam prostetik dan ortotik?
• Bagaimana CAD/CAM dan manufaktur aditif berbeda?
• Parameter desain apa yang memengaruhi kekuatan dan kualitas perangkat cetak 3D?
• Apa saja potensi manfaat dan keterbatasan fabrikasi digital?

Key concepts

• Desain berbantuan komputer (CAD)
• Manufaktur berbantuan komputer (CAM)
• Manufaktur aditif (pencetakan 3D)
• Pemindaian permukaan dan penangkapan bentuk digital
• Fabrikasi filamen fusi
• Parameter isian dan lapisan
• Reproduktifitas dan kustomisasi

Mechanisms

Alur kerja digital umumnya dimulai dengan menangkap bentuk anggota gerak atau bagian tubuh dengan pemindai permukaan, menghasilkan model tiga dimensi. Dokter atau insinyur memodifikasi model ini dalam perangkat lunak CAD untuk membuat geometri perangkat, menerapkan rektifikasi bentuk yang analog dengan yang dilakukan secara manual pada cetakan gips. Model tersebut kemudian direalisasikan baik melalui manufaktur berbantuan komputer, yang mengukir model positif untuk pencetakan konvensional, atau melalui manufaktur aditif, yang membangun perangkat secara langsung dengan menyimpan material lapis demi lapis. Pada bagian yang dicetak, parameter proses seperti pilihan material, orientasi lapisan, dan kepadatan isian memengaruhi kekuatan mekanis, sehingga pengaturan ini sangat penting untuk menentukan apakah perangkat yang dicetak dapat menahan beban fungsional.

Clinical relevance

Desain digital dan manufaktur aditif membentuk kembali cara perangkat prostetik dan ortotik diproduksi dan menawarkan alur kerja yang dapat direproduksi dan disesuaikan yang merupakan area aktif penelitian dan praktik. Entri ini menjelaskan teknologi dan pertimbangan tekniknya sebagai materi referensi; tidak memberikan instruksi untuk membuat perangkat atau panduan untuk memilih metode manufaktur untuk pasien individu.

Evidence & guidelines

Basis bukti didominasi oleh studi dan tinjauan teknik. Tinjauan manufaktur aditif berbasis polimer menjelaskan adopsi yang berkembang dan berbagai material serta proses yang digunakan, sementara studi eksperimental, seperti Campbell dan rekan (2018), menguji bagaimana parameter pencetakan seperti persentase isian memengaruhi kekuatan soket transtibial cetak 3D, menyoroti bahwa kecukupan mekanis sangat bergantung pada cara perangkat dicetak.

History

Desain dan manufaktur berbantuan komputer memasuki bidang prostetik dan ortotik sejak tahun 1980-an sebagai cara untuk mendigitalkan pembentukan soket dan ortosis yang secara tradisional dilakukan secara manual pada cetakan gips. Penyebaran pencetakan 3D yang lebih mudah diakses kemudian, khususnya fabrikasi filamen fusi, memperluas alur kerja digital ke produksi langsung perangkat dan mendorong penelitian tentang material, parameter pencetakan, dan kekuatan komponen yang dicetak.

Seminal works

• campbell-2018
• sakib-2023

Frequently asked questions

Apa perbedaan antara CAD/CAM dan pencetakan 3D dalam prostetik?

Dalam CAD/CAM, model digital digunakan untuk membuat model positif untuk fabrikasi konvensional, sedangkan dalam pencetakan 3D (manufaktur aditif) perangkat itu sendiri dibangun secara langsung dengan menyimpan material lapis demi lapis.

Apakah cara soket dicetak 3D memengaruhi kekuatannya?

Ya. Parameter proses seperti material, orientasi lapisan yang dicetak, dan kepadatan isian memengaruhi kekuatan mekanis perangkat yang dicetak, sehingga pengaturan ini penting untuk menentukan apakah perangkat tersebut dapat menahan beban fungsional.