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構(gòu)，致力于提供價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)計團隊由工程主管 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，不過那時是在機械車間進行制作。Biorep 偶爾會與服務(wù)機構(gòu)合作來制作小零件的快速原型，用于設(shè)計評估。

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

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越頻繁。外包量增大到一定程度后，內(nèi)部引進快速原型制作技術(shù)變得具有商業(yè)意義。

“當時，Biorep 缺乏經(jīng)濟的方式來制作快速原型，”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)計效率必然會提高。因此我們開始評估 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 對于內(nèi)部采用的 3D 打印機系統(tǒng)的標準包括：準確度、易用性、維護要求、表面光潔度和價格。“較常見的情況是，我們在進行注塑成型加工前使用快速原型來驗證概念并檢查配合度、形狀和功能，因此準確度是重要的因素，”Echeverri 說道，”但如果自己有能力，我們估計我們還會制作約兩倍數(shù)量的原型，并且我們擁有一個小型團隊，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，這是一個小型系統(tǒng)，是高質(zhì)量快速原型制作的入門之選。該系統(tǒng)將市場先進的 Objet PolyJet? 技術(shù)融入幾乎所有設(shè)計或制造操作領(lǐng)域。Eden250 提供輕松、快速、清潔、經(jīng)濟地準確構(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，非常適合標準辦公室環(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，安裝簡單而快速。

“Eden250 是我們的理想選擇，”Echeverri 說到，“它適合辦公室環(huán)境、干凈、易用、便于維護，可得到具有上佳表面光潔度的準確零件?！?/p>

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

根據(jù) Echeverri 的報告，Eden250 已幫助他的團隊做出了更好的設(shè)計，并且加速了新產(chǎn)品上市速度。

集中體現(xiàn)出這些優(yōu)勢的一個近期項目為 Biorep 正在申請專利的收縮歧管。根據(jù) Bernal 所述，評估液體的醫(yī)療實驗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，夾管閥往往容易過熱并且依靠管子的壓力來工作。其可靠性很糟糕，并且價格昂貴。在電力中斷時，夾管閥可能會意外打開，造成內(nèi)部液體泄漏。

Biorep 的關(guān)鍵設(shè)備需要 32 個可靠的非接觸式夾管閥。由于無法使用現(xiàn)有的夾管閥，Biorep 團隊決定自己設(shè)計一個。

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電機來控制若干個通道中的液體?！拔覀兊氖湛s歧管提供了引導(dǎo)液體的新方法，并且肯定不會接觸閥零件，”Bernal 說道，“液體僅會接觸一次性使用的硅膠管。在無菌實驗室環(huán)境中，避免設(shè)備被正在處理的血液或細菌等液體污染十分重要。因此非接觸式閥顯得至關(guān)重要。”

此外，Bernal 還說道：“該系統(tǒng)可擴展成您需要的任意數(shù)量通道，而傳統(tǒng)夾管閥系統(tǒng)通常只處理一個通道，因此該系統(tǒng)的效率高得多。并且因為收縮歧管是機械式而非電磁式，因此具有失效保護功能。出現(xiàn)電力中斷情況時，收縮歧管仍能保持其位置?！?/p>

Bernal 開始驗證設(shè)計，所有設(shè)計均通過 Eden250 制作原型?！拔覀兒芸炀鸵庾R到自己在做一項很有意義的工作，”Echeverri 說道，“我們使用 Objet 原型向管理層介紹項目情況，它對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?！?/p>

“在內(nèi)部制作快速原型的能力對于本項目的成功絕對功不可沒，”Bernal 說道，“首先，我們設(shè)計零件時無需考慮加工限制，可充分自由發(fā)揮，一旦有新想法，可以馬上設(shè)計、打印和測試。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試。這可幫助我們在早期發(fā)現(xiàn)并確定一些功能性問題，如果在晚些時候才發(fā)現(xiàn)這些問題，勢必會對項目造成不利影響。”

收縮歧管具有約十幾個零件（不包括電機），所有零件都由 Eden250 單獨制作出原型，然后再進行裝配。一些早期設(shè)計由于其幾何形狀過去無法進行加工?！拔覀兛偣仓谱髁宋鍌€完整的原型，還有許多單獨的零件，”Echeverri 回憶說?！拔覀冊谕砩洗蛴×慵?，早上來到辦公室時就可以立即測試我們的新想法。

Eden250 可能節(jié)約了六個月的項目時間，這樣我們可以更快向市場推出收縮歧管?！?/p>

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

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

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

DRI 科學(xué)家們設(shè)計出了隔膜，Biorep 的任務(wù)是設(shè)計利用標準培養(yǎng)皿的形狀和功能來容納隔膜的方法。

Echeverri 的團隊利用其 Eden250 制作出初始設(shè)計的原型，然后用多種方法進行試驗，以確?？芍圃煨院驼_裝配?！案裟さ脑O(shè)計只有 300 微米厚，但強度足以承受實驗中的處理而不會破裂，張緊度足以防止隔膜松垂。我們通過不同的配置制作了大量原型，得到這一結(jié)果，“Echeverri 說道。

團隊還通過原型制作來確保設(shè)計適合量產(chǎn)。在該研究期間制作的原型用于申請美國國立衛(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。“擁有 Eden250 制作出的真實原型對于我們驗證概念和得到 NIH 資助幫助很大，”Echeverri 說道?！爱斈岢鋈碌脑O(shè)計類型時，CAD 圖紙的作用十分有限?！?/p>

硅隔膜培養(yǎng)皿從圖紙階段進展到目前正在多個實驗室進行現(xiàn)場試驗階段，Biorep 只用了短短六個月時間。“六個月對于一種醫(yī)療設(shè)備從概念發(fā)展到現(xiàn)場試驗階段而言，無疑相當短，”Echeverri 表示，“在內(nèi)部制作快速原型的能力使開發(fā)時間減半。”

早期現(xiàn)場試驗結(jié)果顯示：據(jù) DRI 科學(xué)家們報告，現(xiàn)在細胞更健康并且能產(chǎn)生更多胰島素，這對于推動糖尿病研究來說至關(guān)重要。Biorep 對于除糖尿病研究領(lǐng)域之外（如干細胞）產(chǎn)品的商業(yè)化也持十分樂觀的態(tài)度。

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

Biorep 的研發(fā)工程師 Bernal 完全贊同 Echeverri 的看法，都認為自購 Eden250 對于幫助提高 Biorep 設(shè)計的整體質(zhì)量大有幫助?！霸趦?nèi)部制作快速原型的能力的確可在設(shè)計時幫助我們跳出各種條條框框的束縛，”Bernal說道?！?D 打印跳過了設(shè)計-制造的步驟，幫助我們快速測試創(chuàng)新概念。有了 Objet 打印機，我們可以劃分設(shè)計意圖的優(yōu)先級，并利用裝配組合來驗證我們的概念?！?/p>

Echeverri 認為擁有內(nèi)部 3D 打印的能力也有助于使 Biorep 的產(chǎn)品和收入多元化?！拔覀儸F(xiàn)在可設(shè)計更多項目并進行其原型制作，”他說到?！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。過去我們沒有時間或資源來做這些工作。

我們的產(chǎn)品開發(fā)周期更快，因為現(xiàn)在我們可以同時驗證多個不同設(shè)計概念。夜以繼日地不間斷打印零件的能力無疑十分有幫助，如今再沒有傳統(tǒng)加工不同設(shè)置引起的成本和時間延誤困擾?！?/p>

實際上，Biorep 已發(fā)現(xiàn) Eden250 創(chuàng)造的價值如此之大，正考慮購買第二臺可使用更多種材料來打印功能性零件的 3D 打印機。

Echeverri 表示，雖然 Biorep 因 Objet 打印機在成本方面的優(yōu)勢而獲益不少，但真正的回報是通過原型設(shè)計出更完善的設(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 說道?！八幸磺卸贾粸檎业街委煼桨??！?/p>