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PrecisionADMが3Dプリントで医療機器の最大の生産者になった経緯

2020.09.21 更新

Artec Leo

COVID-19は、2020年3月から世界を巻き起こしました。
この記事の執筆時点で、世界中で2,500万人がこの病気にかかり、ホスピタリティからサービスまでの業界が閉鎖され、医療従事者はPPEの不足に直面し、検査用の鼻腔スワブが不足していました。
鼻腔スワブの不足は、ウイルスの追跡と制御に深刻な障害をもたらします。サンプルを分析するために設計されたマシンがアイドル状態であったため、テストが遅れ、ラボは完全なテスト能力で動作できませんでした。

この時、組織は革新的な支援方法を模索していました。
カナダに本拠を置く積層造形会社であるPrecisionADMは、カナダ保健省が承認した鼻咽頭テスト綿棒であるCANSWAB™を3Dプリンティングビジネスに転換しました。Precision ADMは3月にCANSWABを構想し、5か月以内にCANSWABは主要な3Dプリント医療機器になりました。100台を超えるForm3Bプリンターを使用して、同社はビジネスモデルをピボットし、Formlabsと協力して、新しい目標に合わせたカスタム3D印刷ソリューションを作成しました。

  • PrecisionADMがCOVID-19に対応するためにビジネスモデルをどのように変更したか。
  • 同社が綿棒のアイデアから、週に10万本以上の綿棒を効率的に生産するようになった経緯。
  • 彼らがどのようにタイトなタイムラインで拡張された3Dプリントのセットアップを考案して実装したか。

金属3Dプリントから綿棒の製造までピボットを作成

Precision ADMは、3Dプリントに関する優れた専門知識を備えており、医療、航空宇宙、産業、および防衛産業にサービスを提供しています。彼らは、インプラントや装具を製造する企業と協力して、ヘルスケア分野で豊富な経験を持っています。
COVID-19以前は、PrecisionADMは主に金属3Dプリントで機能していました。同社は主にM290やM400などのEOSマシンを使用していました。金属3Dプリントは、装具に大きな違いをもたらしました。「膝関節インプラントでは、股関節インプラントでも、従来は製造できなかった金属の微細構造であるこれらの格子構造で機能していることがわかります」と、PrecisionADMのCEOであるMartinPetrak氏は述べています。

しかし、2020年3月にCOVID-19が公衆衛生上の緊急事態になったとき、すべてが変わりました。カナダでは、 COVID-19検査用の鼻咽頭スワブが大幅に不足し、汚染されたスワブ供給に直面していました。Precision ADMは、遠慮なく飛び込んで状況を支援しようとしました。彼らはすぐに成功を収め、カナダで最初に3Dプリントされた綿棒を製造しました。

「これがすべて起こったとき、私たちは、どうすれば私たちのコミュニティの人々を助けるための解決策を迅速にもたらすことができるでしょうか?理想的には、私たちの身近なコミュニティ、州、カナダの人々を支援したかったのですが、どうすればさらに支援できるでしょうか。もともとは、COVID-19用の3Dプリントされた鼻用テストスワブ、鼻咽頭テストスワブを作っている人もいます。そして、これは私たちが巻き上げて手伝うことができる可能性があるものです」とペトラックは言いました。「私たちが足を踏み入れて、「OK、これらのプリンターのいくつかを手に入れよう」と言ったのは、あらゆる種類のことが起こった直後でした。いくつかのテストをしましょう。この重要な検査機器を少なくとも私たちの国と州にすぐに届けることができるように、何かについてカナダ保健省の承認を得ましょう。」

Petrakは、FormlabsがFDAの承認を得た信頼できるブランドであり、USFHealthと提携して作成されたNorthwellHealthの綿棒の背後にある原動力は、当社の3Dプリンターであることを知ってFormlabsを見つけたと述べました。「私たちは車輪の再発明をしたくありません。動作するソリューションのエンジニアリングを開始できるように、いくつかのプリンターを入手しましょう」とペトラック氏は述べています。

 

工場の建設

Precision ADMは、3Dプリントハードウェア、ソフトウェア、および材料を含むメーカー向けの包括的でカスタマイズされたパッケージであるFormlabs Factory Solutionsのおかげで、綿棒を印刷することができました。Factory Solutionsは当初から不可欠な役割を果たし、Precision ADMと協力して、製造プロセスをより効率的にしました。Precision ADMには、運用を合理化するためのカスタムソフトウェアおよびハードウェアソリューションが装備されていました。

Factory Solutionsは、Precision ADMと協力して、プリンターと樹脂を提供し、できるだけ早く開始できるようにしました。Formlabsは、社内および先駆的な顧客であるNorthwellHealthとUSFHealthの両方で綿棒に取り組んだ経験があるため、PrecisionADMの施設に実装する準備ができた一連の製造ベストプラクティスがありました。Formlabsは、設計ヘルプ、規制ガイダンス、カスタマイズされたソフトウェア、およびワークフローの最適化も提供しました。

3Dプリントされた鼻テストスワブのプロジェクトマネージングエンジニアであるRyanOlsonによると、チームはFormlabsと緊密に協力して、ベースライン設計とプロセスフローを学習しました。基本を理解した後、彼らは反復を行い、プロセスのエネルギー効率を高めました。「私たちはプロセスの各ステップを経て、パラメーター、入力、および出力として得られるものの意味を理解するためにできる限りのことを実際に試みました…それは明らかにFormlabsによって大いに助けられました」とOlsonは言いました。 。

Formlabsは、Precision ADMが製造プロセスを更新して、カナダ保健省が承認した綿棒を作成するように導きました。これは、プロセスの変更と再設計を伴う共同作業でした。「それは、私たちが持っていた材料特性を中心に設計し、材料について私たちが知っていることをうまく利用する場合でした。患者の快適さに合わせてより柔軟なネックを考え出すために、幾何学的剛性の理解に依存しています。綿棒の曲げやすさにとても満足しています。これは、カナダ保健省によって発表された柔軟性基準を十分に満たしています」とオルソン氏は述べています。

さらに、Formlabsは、Precision ADMがより効率的になることでコストを削減するのに役立ち、その結果、同社は他の鼻咽頭スワブに対して競争力を持つようになりました。

同社は3つの段階に拡大し、各段階でプリンターを追加しました。最初は20で、第2段階でさらに20を追加し、最近では65を購入しました。Formlabsプリンターは、多数の個別のプリンターで構成されるモジュラー生産ステーションを作成するため、PADMは、投機的に投資するのではなく、必要なときに容量を追加できます。Precision ADMが大量の顧客注文を受け取ったとき、Formlabsは、2〜3週間以内に稼働していた生産能力の向上を実現しました。

このような大量の綿棒を製造することは、可能な限り効率的であることを意味します。
綿棒の製造ワークフローには、毎日のプリンティング、後処理、および綿棒が滅菌とパッケージングのために発送される前の品質検査が含まれます。「洗浄サイクルを検証して、複数回の連続洗浄後に生体適合性のある製品を維持できることを確認しました。材料を劣化させたり、IPAを可能な限りリサイクルしたりすることはありません」とOlson氏は述べています。

Formlabs Factory Solutionsは、業界で最も低い総所有コストと印刷部品あたりの最も低いオールインコストをPrecisionADMに提供しました。Factory Solutionsチームは、費用効果が高く、信頼性が高く、スケーラブルなプリンターと樹脂を使用して、PrecisionADMのワークフロー全体の多くのポイントでコストを削減しました。

サージカルガイドレジンにフォーム3Bで印刷されたスワブPrecisionADMはユニークです。
これらは、USF Healthが特許を取得したスワブに触発されたものですが、正確なレプリカではありません。「当初、綿棒が少しもろいことがわかったので、いくつかのデザインに社内で変更を加える必要がありました。そこで、少し再設計しました。何度もテストを重ねた結果、私たちに適したデザインと、患者さんに快適に機能する治療法を思いつくことができました」とペトラック氏は述べています。
CANSWAB™として商標登録されているPrecisionADMは、3月中旬に支援を希望することから、綿棒のプロトタイピング、7月初旬にカナダ保健省の綿棒の承認を取得することへと移行しました。

 

前例のない時代

COVID-19と綿棒の生産は、PrecisionADMのビジネスモデルを根本的に変えました。
かつては航空宇宙および医療用装具に焦点を当てた会社でしたが、現在は医療機器会社です。近隣の施設を買収することで事業を拡大しており、このスペースは、より多くのクラス7クリーンルームに使用されます。Precision ADMは、第2の波、または新しい緊張に対応する準備ができています。同社はより多くの従業員を雇用しています。品質検査官、エンジニアなど。

「私たちはQAを行うために従業員を雇っています。これは、私たちが設置したクリーンルームで24時間常時稼働しているすべてのFormlabsマシンで製造を管理するためです。3月以来、非常に忙しい」とペトラック氏は語った。「連邦政府と州政府から注文があり、これらの綿棒の供給を増やすことができるように、関心のある他の州も検討しています。私たちは、私たちが現在持っている要求と、可能な限りそれらの要求を満たすために拡大しています。」

Precision ADMの場合、金属印刷機能に樹脂ベースのポリマー3Dプリントを追加することは難しくありませんでした。金属3Dプリントには、はるかに多くの監視と注意が必要です。金属を使用する場合は、樹脂を使用する場合よりも、何かに火がつくリスクがはるかに高くなります。Petrakによると、PrecisionADMエンジニアがForm3Bプリンターを稼働させるのは楽しみでした。

 

大量の綿棒をプリントするためのPrecisionADMのワークフロー

Precision ADMは、月に40万から50万の造形を目標として、1週間に11万から12万の綿棒を生産することができました。彼らは綿棒の生産に取り組む目的で多くの新入社員を雇いましたが、それでもその役割に専念しているのは約30人です。Precision ADMは、どのようにしてこれほど効率的に大量の綿棒を製造できるのでしょうか。大部分は、Formlabsパッケージと一晩で実行できるForm3Bプリンターによって手間のかからない合理化されたワークフローです。

エンジニアがプロトタイプとワークフローを最適化する方法を理解したら、マシンを追加するだけで済みました。「それがどれほど合理化できるかを実際に知るには、新しいマシンを追加するときに、この時点でそれらを稼働させることは大したことではありません。私たちはそれがどうなるかを知っています。マシンを追加したり、ネットワークに追加したり、造形物を追加したりできます。これで問題ありません」とオルソン氏は述べています。

 

医療業界における3Dプリンティングの未来

Precision ADMは、COVID-19対応の取り組みで忙しくしています。しかし、Formlabsの3Dプリンターを導入することで、3Dプリントについての考え方やアプローチが変わりました。
「明日、突然、これ以上テストスワブが必要なくなったとしても、別の方法で3Dプリンターを活用できると確信しています。それらの別の使用例を理解する必要があります」とPetrak氏は述べています。
生体適合性材料は、医療業界で3Dプリントアプリケーションを拡大する上で大きな役割を果たしました。これにより、PrecisionADMは金属3Dプリントを超えて拡張できるようになります。さらに、3Dプリントは、ヘルスケアがよりパーソナライズされるにつれて、患者固有のモデルの作成に役立ちます。

「以前は、私たちは金属3Dプリンティング会社にすぎないと思っていましたし、それが私たちが専門にしたかったことでした。チタンとコバルトクロムという非常に価値の高いコンポーネントに固執したかったのです。しかし、これは私たちが物事を違った見方をするための扉を開いたと思います」とペトラックは言いました。



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