Formlabs Medical: guida definitiva alla tintura, verniciatura e colorazione delle parti stampate in stereolitografia

I professionisti del settore sanitario utilizzano vari strumenti di imaging per misurare e comprendere meglio i particolari fisiologici per le procedure diagnostiche. Gli scanner e gli strumenti di visualizzazione su schermo si servono di grafiche in 2D e in 3D che possono essere manipolate in tempo reale, rivoluzionando le pratiche della medicina. Pur essendo fondamentali per il settore medico, le visualizzazioni su schermo hanno i loro limiti. Secondo alcuni studi condotti dell'Annals of Oncology, gli stessi risultati di imaging ottenuti da diverse strutture possono dare esiti differenti a causa di variazioni nelle tecniche o nelle interpretazioni. Tra gli altri limiti ci sono il rumore dell'immagine e le differenze statistiche che compromettono l'integrità dei risultati di imaging. Per migliorare i livelli di precisione, i team per l'innovazione del settore medico si stanno servendo della stampa e della colorazione di parti 3D stereolitografiche per integrare le tecniche di imaging.

Radiologi, chirurghi e professionisti del settore biomedico si rivolgono sempre più spesso alla stampa 3D per creare modelli 3D precisi di parti anatomiche. Questi modelli 3D, usati nella procedura diagnostica e come strumenti didattici per i pazienti, sottolineano l'importanza di tecniche di pre e post-elaborazione ad alte prestazioni.

In questo articolo illustreremo i passaggi necessari alla colorazione di parti stampate in stereolitografia a uso medico. Evidenzieremo inoltre varie tecniche di colorazione per alcune applicazioni e mostreremo in che modo potrete ottenere risultati ottimali. Queste tecniche sono adatte a utenti che vogliono creare tinture e colori personalizzati non presenti nel Color Kit di Formlabs.


AVVISO: SOFT TISSUE RESIN

Il pacchetto iniziale Soft Tissue Resin è stato creato principalmente per la stampa di maschere gengivali e modelli di impianti. Questa resina simula i tessuti molli e offre una vasta gamma di vantaggi per i pazienti, come elencato qui. Per la tintura di parti mediche, consigliamo di utilizzare le resine indicate in questa guida. 


Le quattro tecniche per la colorazione di parti stampate in stereolitografia

Se la stampa 3D SLA è nota per i suoi alti livelli di precisione, ha limiti ampiamente documentati quando si tratta di stampare una singola parte in diversi colori. Se con il nostro Color Kit stampare in unico colore opaco è semplice, non esiste nessuna tecnologia in grado di stampare parti stereolitografiche in più colori. Di solito il prezzo iniziale di stampanti PolyJet con funzione multicolore supera i centomila dollari, escludendo qualsiasi servizio o costo di manutenzione. In alternativa, puoi far creare la tua parte da un fornitore, ma se consideri il costo attuale dei materiali, spenderai probabilmente diverse migliaia di dollari per ciascuna parte. Con i semplici metodi illustrati qui di seguito, potrai integrare una stampante Formlabs nel tuo flusso di lavoro per creare modelli colorati e dettagliati per le tue esigenze in ambito medico.

Stampare con la resina tinta

Clear Resin mescolata con inchiostro ad alcool.

Questo processo ti mostrerà come creare parti traslucide con la nostra Clear Resin e l'inchiostro ad alcool. Il primo passaggio nel processo di stampa con la resina tinta sta nel miscelare inchiostri a base alcolica al colore di Clear Resin scelto per ottenere la tonalità desiderata. Gli inchiostri a base alcolica si dissolvono totalmente nella Clear Resin, che funge così da agente colorante ideale per assicurarti colori uniformi nel corso della stampa. Per raggiungere questo obiettivo ti serviranno i seguenti strumenti:

  • 10 mL di inchiostro ad alcool 
  • Un litro di Clear Resin 

  • Una siringa 

  • Guanti protettivi

Comincia misurando 10 mL di inchiostro ad alcool con la siringa, poi deposita la tintura direttamente nel coperchio aperto di una cartuccia da 1 L di Clear Resin. Scuoti con forza il contenitore per due minuti per assicurarti che l'inchiostro sia ben miscelato con la resina. Puoi versarne all'esterno una piccola quantità per verificare che i due componenti siano ben miscelati. 

Il resto del processo di stampa segue la procedura standard. Inserisci la cartuccia appena miscelata e un nuovo serbatoio nella stampante. Assicurati che il tuo file sia impostato per la Clear Resin, carica la stampa e avvia il lavoro dalla stampante. Utilizza la Form Wash e la Form Cure seguendo le stesse istruzioni valide per la Clear Resin. 

Casi di utilizzo: stampa di aree specifiche di interesse da assemblare con modelli composti da più parti, stampa di organi individuali, stampa di singoli vasi sanguigni.

Vantaggi: impostazione semplice, pezzi con tintura uniforme, nessuna ulteriore post-elaborazione.

Svantaggi: occorre utilizzare l'intero litro di resina con la tintura, resina tinta nella Form Wash, un colore per ciascuna stampa.

Tieni presente che l'aggiunta di qualsiasi nuova sostanza alla resina può aumentare le possibilità di stampe non riuscite e invalida la garanzia della stampante nel caso in cui dovesse presentarsi qualche problema a causa del materiale inserito. 

Non consigliamo di tingere l'Elastic Resin o la Flexible Resin, a causa della generale difficoltà di stampa con questi materiali. Se hai intenzione di tingere materiali in Elastic Resin o Flexible Resin, ti invitiamo a seguire le istruzioni qui di seguito.

Tintura di parti stampate in stereolitografia dopo la stampa

Elastic Resin e Clear Resin intinte in inchiostro ad alcool/soluzione di alcool isopropilico. Crediti: Anish Ghondadra, Md, Yale New Haven Hospital per l'aneurisma dell'arteria renale.

Se non vuoi miscelare tutto il materiale tinto a disposizione ma hai comunque intenzione di colorare le parti, puoi applicare la tintura dopo la stampa. Puoi facilmente intingere alcune aree di interesse in diverse soluzioni di tintura per ottenere parti multicolore. Ecco gli strumenti necessari per tingere le tue parti stampate in 3D:

  • Modello stampato in Clear Resin, Elastic 50A Resin o Flexible 80A Resin

  • 10 mL di inchiostro ad alcool: 1 L di soluzione di alcool isopropilico per parti a colorazione leggera

  • 20 mL di inchiostro ad alcool: 1 L di soluzione di alcool isopropilico per parti a colorazione più intensa

  • Finish Kit di Formlabs

  • Guanti protettivi

Una volta terminata la tua parte stampata, usa la Form Wash in base alle istruzioni per il materiale. Durante il lavaggio della parte, misura le concentrazioni di inchiostro nell'alcool isopropilico in modo che abbiano un rapporto di 1:100 o 2:100 ml di inchiostro ad alcool: alcool isopropilico, a seconda della saturazione del colore desiderata. Assicurati di usare una quantità sufficiente di soluzione per coprire completamente le tue parti nel Finish Kit. Immergi le parti nella soluzione desiderata per 10 minuti. (Se rimangono a bagno per 20 o 30 minuti, il colore delle parti tinte non cambia.) Rimuovi le parti e lasciale all'aperto ad asciugare prima di usare la Form Cure. Polimerizzare le tue parti non comporta una perdita di colore. Ti consigliamo di non staccare i supporti fino alla fine, in modo che la parte mantenga l'integrità strutturale e non si deformi durante il procedimento di polimerizzazione. 

Casi di utilizzo: tintura di aree specifiche di interesse da assemblare con modelli composti da più parti, tintura di organi individuali, tintura di singoli vasi sanguigni.

Vantaggi: è possibile tingere un ampio numero di parti in una volta sola, nessuna tinta nella Form Wash, non viene utilizzata un'intera cartuccia di resina.

Svantaggi: la procedura può essere complicata.

Verniciatura con l'acrilico

Nel caso di modelli complessi con dettagli elaborati, l'unica possibilità è quella di aggiungere colore tramite la verniciatura. Questa procedura può richiedere molto tempo e il risultato dipende dalle capacità dell'utente, ma offre maggiore libertà artistica. I modelli dipinti a mano e molto dettagliati sono perfetti per i programmi di formazione professionale, perché ogni organo o vaso sanguigno può essere dipinto di un colore diverso ed essere individuato facilmente.

Applicare un primer può comportare la perdita di dettagli necessari nelle parti più piccole, quindi consigliamo di usare acrilico multi-materiale per la sua capacità di aderire ai materiali non porosi, come la nostra resina. 

Nella verniciatura di parti stampate in stereolitografia ti serviranno i seguenti strumenti:

  • Acrilico multi-materiale

  • Pennelli morbidi, un aerografo o una bomboletta spray

  • Guanti e maschera

 

Quando colori le parti stampate in stereolitografia con l'acrilico segui i passaggi sottoelencati:

1.     Una volta completata la post-elaborazione e rimossi i supporti e l'eventuale polvere dal modello, fissalo per la verniciatura.

2.     Applica il primo strato in modo uniforme sulla superficie del modello usando lo strumento che preferisci. I più consigliati sono gli aerografi e le bombolette spray. Per vedere dei video a riguardo, consulta la nostra Guida definitiva alla verniciatura di modelli 3D

3.     Se necessario, applica più strati di vernice seguendo le istruzioni del produttore.

4.     La verniciatura ti dà la possibilità di usare tutti i colori che desideri. Per modelli multicolore, usa del nastro adesivo per proteggere alcune sezioni dalla stampa mentre applichi la vernice. Questo ti permetterà di realizzare linee nette e ben definite anche quando usi una bomboletta spray o un aerografo.

Consiglio: per ottenere una finitura opaca o lucida, una volta completata la colorazione, puoi applicare uno strato uniforme di vernice trasparente opaca o lucida sulla superficie della stampa 3D. 

Casi di utilizzo: modelli medici complessi, modelli con aree di interesse esterne, modelli composti da più parti.

Vantaggi: permette di applicare colori diversi in aeree specifiche di qualsiasi colore si desideri.

Svantaggi: dipende in parte dall'abilità artistica degli utenti, funziona solo con modelli che hanno dettagli esterni.

Scopri di più

Se vuoi mettere in risalto aree di interesse interne di un modello, puoi utilizzare il metodo seguente per realizzare cavità e colorarle. Creando cavità nei vasi sanguigni, nei tumori o in altre aree di interesse, puoi riempirli di colori diversi per visualizzare facilmente le regioni di interesse interne. 

La proceduta implica la realizzazione di cavità nelle aree di interesse e l'iniezione di vernice del colore desiderato nelle cavità prodotte. Il risultato è una finitura realistica che riproduce il sangue nei vasi sanguigni o nelle valvole all'interno degli organi. Se vuoi adottare questa tecnica, potrebbe essere necessario prendere alcune decisioni strutturali prima della post-elaborazione.

Con il tuo software di progettazione, realizza delle cavità nelle aree desiderate, assicurandoti di praticare un'apertura ampia a sufficienza per poter inserire la vernice. Per evitare bolle d'aria nel riempimento delle aree più complicate, può essere necessario realizzare diverse aperture. Segui la normale procedura per la stampa e la post-elaborazione assicurandoti che le cavità siano completamente libere da resina e alcool isopropilico. 

Una volta posizionata la stampa 3D in cui sono state realizzate le cavità, ti serviranno i seguenti strumenti:

  • Acrilico multi-materiale

  • Siringa o pipetta

  • Guanti

Ora puoi procedere con i seguenti passaggi per colorare le stampe stereolitografiche:

1.     Orienta la parte in modo che la vernice possa raggiungere ciascuna cavità.

2.     Con una siringa o una pipetta, inietta la vernice nella cavità, riempiendola completamente o soltanto a sufficienza per coprire le pareti quando viene scossa (per cavità più strette, potrebbe essere necessario diluire la vernice con una piccola quantità d'acqua prima dell'iniezione).

3.     Una volta che le pareti di quell'area sono rivestite, consenti alla vernice in eccesso di colare fuori e lascia riposare la parte in base alle raccomandazioni relative all'asciugatura.

4.     Una volta che la parte è asciutta, applica la tecnica di finitura superficiale più adatta per ottenere un eccellente risultato finale.

Casi di utilizzo: visualizzazione di vasi sanguigni interni, tumori o aree di interesse.

Vantaggi: capacità di vedere chiaramente aree di interesse interne su stampe realizzate con la Clear Resin.

Svantaggi: procedura leggermente più complessa.

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Noi di Formlabs abbiamo visto con i nostri occhi come la stampa 3D sia in grado di aprire le porte ad applicazioni mediche di grande impatto risparmiando tempo e spese, dal laboratorio alla sala operatoria. Verniciare e tingere parti stampate in 3D arricchisce enormemente la loro utilità sia negli ospedali che nella formazione medica, e speriamo che questa panoramica sia utile a dimostrare quanto sia semplice colorare le parti. Per vedere e toccare con mano una parte in Clear Resin, richiedi un campione gratuito qui sotto. Per scoprire di più su come la stampa 3D sta rivoluzionando il settore medico, rivolgiti a uno dei nostri esperti.