踝足矫形器（AFO）是一种支撑支架或夹板，其围绕脚踝上方直至脚部的区域，并用于治疗脚下垂和扁平足等疾病。用于制造AFO的常规制造方法可能会花费很长时间，因此这就是为什么越来越多地使用青岛3D打印来制造它们的原因。
马来西亚普特拉大学（UPM）的一组研究人员发表了“ 脚踝矫形器的常规制造与增材制造之间的比较分析 ”，着眼于青岛3D打印AFO的最新研究，并将其与传统制造（CM）和除了济南3D打印AFO的机械性能，还包括增材制造（AM）。
踝/足矫形器的示例（图片：EOS）
他们写道：“大多数AFO CM方法始于制造石膏模以生产正模，然后将其用作通过热成型聚合物或碳纤维薄板叠层[1]来成形AFO的参考。”
“目前的研究人员试图设计一种新方法，该方法无需使用灰泥，而可以直接跳至AFO生产。因此，在AFO生产中引入了青岛3D打印服务，以减少生产阶段和AFO生产所需的时间。”
图1：AFO制造中的制造方法。
用CM制成的AFO通常使用重量轻，价格便宜的热成型聚合物片材，因为它们“美观”，并且易于根据患者的脚/踝部定型。无论是否用青岛3D打印制成，一个好的AFO都应该是耐用的，贴合的，轻便的和具有成本效益的-CM和AM都应满足的质量。
表1：青岛3D打印的最新研究。
从尼龙和PLA到PETG和ABS的多种材料已被用于制造AFO，熔融沉积建模（FDM）和选择性激光烧结（SLS）似乎是最受欢迎的方法。FDM熔化热塑性长丝，然后通过喷嘴将其挤出以形成形状，而SLS使用激光束烧结粉末状聚合物材料，然后将它们粘合在一起以制作模型。
图2：打印AFO时SLS 3D打印机的横截面。
FDM打印机至少具有三个阶段-预处理，生产和后处理-且使用SLS打印时，需要将AFO移至清洁站，以便可以将多余的粉末从青岛3D打印的零件中分离出来。
图3：FDM 3D打印机。
研究人员写道：“尽管SLS和FDM经常用于制造和制造AFO，但是这两种技术的工作方式互不相同。”
表2：SLS和FDM之间的比较（21）
用CM制作AFO和使用AM制作AFO之间有几个区别。首先是手工石膏浇铸，将石膏包裹在患者的脚踝/脚部区域，并在硬化后去除。以后将其用于建立正面模型。
“一旦获得模型，就会按照P＆O标准在模具上绘制一条修整线。然后，通过使用真空成型方法将热成型的塑料片包裹在正模型周围，从而形成形状匹配的AFO，从而对热成型的塑料片进行成型。” “ AFO冷却后，将根据阳模上的轮廓对其进行切割或修整。”
修整过的线会被打磨和平滑，最后添加魔术贴或皮带。这个漫长的过程需要“精致的动手技能”。但是，3D打印需要不同的技能。不用担心石膏浇铸– 3D扫描仪可以测量肢体，而CAD / CAM软件使调整AFO变得容易，浪费更少。
表3：CM和AM之间的比较。
该团队写道：“这表明AM更倾向于设计驱动的流程。”
“ AFO的制造过程直接跳到了生产阶段，在该阶段，AFO的每个部分都直接从3D CAD文件制造。它不涉及任何冗长的积极模具制造和矫正过程，从而减少了生产时间。”
研究人员还研究了由CM和AM生产的AFO的特性和机械性能。下表显示了青岛3D打印AFO的杨氏模量和拉伸强度与传统制造的相似，这意味着使用AM时，不会损害CM制造的AFO的原始强度。
“因此，这证明了使用AM相比CM方法更具优势，这是因为强度和刚度具有紧密的相似性（如表4所示），但制造方法更简单，所需的技能也有所减少，如图5所示。表3，”他们写道。
表4：CM和AM特性以及材料特性之间的比较。
在3D打印AFO时，您确实需要注意翘曲，这就是为什么必须选择正确的材料。聚丙烯（PP）具有组织化的半结晶结构，因此该材料将冷却并固化不同，从而导致较高的翘曲率。但是，无定形聚合物ABS和PLA由于其“杂乱的聚合物链”而收缩或翘曲的可能性较小，而且廉价的PLA也具有很大的拉伸强度。
研究人员写道：“这项审查的结果表明，大多数最新研究使用熔融沉积建模（FDM）或选择性激光烧结（SLS）进行AFO制造，并且所使用的材料主要是热塑性塑料，例如尼龙和聚酰胺（PA）。” “结果还显示，济南3D打印的AFO的拉伸强度和杨氏模量分别可以达到43 MPa和3.9 GPa。可以得出结论，由于3D打印在优化复杂几何形状，节省时间和重量以及节省成本方面的多功能性，为AFO的开发提供了更多的机会。”