3D打印技术在快速应对突发公共卫生事件中的机遇与挑战
导读
新冠疫情暴发，极大冲击了全球供应链的生产加工体系，个人防护及医疗用品在疫情初期出现严重短缺。
一些从事3D打印的机构和团体开始加工抗疫物资，以填补传统工业生产不足所造成的物资短缺，体现了3D打印技术在快速制造、分散分布、高设计自由度及低门槛等方面的优势，以及在快速应对突发性公共卫生事件中的巨大潜力。
3D打印在应对突发性公共卫生事件中的优势主要体现在：
01
快速实现从设计到生产
3D打印只需要几天就可以实现各种防疫用品从数字建模设计到小批量生产的过程。
02
分散制造、本地生产
来自世界各地的3D打印机构和团体通过互联网分享设计的模型，能够打破地域限制快速实现本地生产，提高应对突发状况的生产效率。
03
高设计自由度和低门槛
制造商和个人可以跨领域利用3D打印技术研发和转产急需的物资和产品（图1）。
图1 利用3D打印技术快速应对突发公共卫生事件
然而，3D打印技术在应对突发性公共卫生事件方面也存在着问题和挑战。
问题和挑战
01
首先，在紧急情况下，通过3D打印制造的产品通常缺乏足够的质量保证和质量控制。
不同的模型设计可能会导致产品的性能相去甚远，即使相同的数字模型，不同的打印技术、材料和打印参数等也可能会导致产品的性能产生变化。对于质量要求较高的个人防护用品和医疗设备而言，这可能会导致严重的后果。因此，有必要建立相关的审查机构和审查制度，以便为3D打印制造和模型分享提供标准和指导，并在模型上传和使用之前对其进行检查，同时，明确可能产生的责任。
问题和挑战
02
其次，3D打印应该在未来的工业生产体系中占有一定的比重，并与其它的生产方式互补。
与传统生产方式相比，3D打印技术具有强大的通用性，一台3D打印机可用于生产完全不同的产品，并且几乎不需要额外的启动时间。
进一步应用中，有必要开发多功能的3D打印机和打印材料，提高打印机的性能，使打印过程更智能化；同时，储备更多的数字模型，使普通人可以轻松地参与模型设计、模型共享和3D打印机的使用。
问题和挑战
03
最后，知识产权保护是3D打印所要面临的另一个问题。
一方面，所有商业化产品均受到知识产权的保护，未经授权对其进行复制可能会导致侵权行为；然而，我们需要法律条文来明确在何种特定情况下，可未经权利所有人的授权而通过3D打印复制相关产品。
另一方面，目前对于数字模型的知识产权保护意识还很薄弱，随着3D打印机的逐渐普及，数字模型一旦在互联网公开，从获得数字模型到实物制造的门槛非常低，一些别有用心的人可能会从中受益。因此，我们也应该加强对数字模型版权的保护。
总结和展望
在此次新冠疫情中，3D打印技术首次展示其在快速应对突发性公共卫生事件的巨大潜力。随着打印成本的不断降低，高性能、多功能打印机的出现，更多可打印材料的开发，以及更有保障的产品质量，与其它生产模式的互补和更完善的知识产权保护策略，3D打印技术将在今后快速应对突发性公共卫生事件和其它紧急事件时发挥更加重要的作用。
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https://www.sciencedirect.com/science/
article/pii/S266667582030059X
本文内容来自Cell Press 合作期刊The Innovation 第三期发表的Commentary文章“3D printing challenges in enabling rapid response to public health emergencies” (投稿: 20200817；接收: 20201012；在线刊出: 20201102；DOI: https://doi.org/10.1016/j.xinn.2020.100056)
作者简介
王丁一，理学博士，中国科学院生态环境研究中心特别研究助理。主要研究3D打印技术及其在环境科学、分析化学等领域的应用，在Environ. Sci. Technol., Anal. Chem., Chem. Commun.等期刊发表SCI论文10余篇，申请国家专利15项，授权国家专利10项。
胡立刚，理学博士，中国科学院生态环境研究中心研究员，博士生导师，主要从事金属污染物健康效应研究。包括金属组学方法学与平台开发、污染物暴露健康风险分子机制研究、金属生物地球化学过程分子机制研究、及3D打印在化学中的研究与应用。在PNAS， Angew. Chem. Int. Edit.，Environ. Sci. Technol., TrAC-Trend. Anal. Chem.， Anal. Chem.等期刊上发表SCI论文90余篇。
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