首次达到商用标准！克兰菲尔德3D打印乳胶手套机械性能获验证，拉伸强度19.2MPa逼近传统产品

论文作者引用了英国国家医疗服务体系NHS英格兰的数据，
疫情期间平均每月手套交付量翻了差不多两番，
从2019年的1.5亿只涨到2021年12月的5.08亿只。

他们想借这个数据说明，需求激增让集中式供应链承受了很大压力，
去中心化生产可以把产能放在离最终用户更近的地方。
这篇论文来自克兰菲尔德大学，
团队用一台叫3D-PEP的定制打印机，
把天然橡胶乳胶手套直接打印了出来。

论文里说，这是第一次有人用3D打印做出性能落在商用乳胶手套范围内的产品。
3D-PEP的全称是弹性体产品3D打印机，
预硫化乳胶从喷嘴喷到加热的陶瓷手模上，
手模跟传统产线用的同款。

3.5 bar的压缩空气把乳胶雾化，
液滴在碰到模具之前先蒸发掉一部分水分。
模具内部加热到50°C，边喷边干。
等膜干了，自动化机构把手套从模具上剥下来。
整套流程靠手动编程的G代码跑。

主导手套制造的传统浸渍产线，效率高得吓人。
一条线占1,430到2,420立方米的厂房，
每天能出13万到25万只手套。

但高效率也有代价，材料落在模具上的位置控制很有限。
垂直浸渍时重力把乳胶往下拉，
手套袖口偏薄、指尖偏厚。
想换配方或者换产品类型，停机时间很长。

这是一套为规模而生的系统，灵活性从来不是它的强项。

克兰菲尔德团队打印了四只不同目标厚度的样本，
平均厚度从0.093毫米到0.246毫米，
对照组是商用外科手套0.193毫米和检查手套0.115毫米。

最薄的3D打印样本标准差0.0258毫米，
只比商用检查手套的0.0187毫米高一点。
厚一点的样本差异更大，
作者把原因归结为G代码只优化了一部分，
层间累积出了一些不规则。

拉伸测试每组六只，
3D打印的拉伸强度19.2 MPa，
检查手套22.7 MPa，外科手套25.9 MPa。
最大应变767%，正好落在检查手套707.6%和外科手套782.7%之间。
变异性比商用样本高一些，
而且用的乳胶是现成配方，没为这台机器专门调过。

产量是这篇论文最绕不开的坎。
单台3D-PEP一天大约能出1,008只外科手套，
或者1,752只检查手套，
比传统浸渍线少了差不多两个数量级。

不过这台机器只占1.2立方米，按单位体积算，
产量反而是传统产线的10倍。
作者说这给去中心化、小占地面积制造开了一条理论路径。
要提醒一下，这些数字是他们对近期未来原型机的预测，
不是现在这台机器的实测值。

论文里没提的事也不少。
没有监管认证数据，没有每只手套的成本分析，
没有跟商用样本做正式的统计比较，样本量也小。
所谓的多功能手套，比如嵌入辐射屏蔽材料用在手术里，
只是作为未来可能性聊了聊，没有实际验证。

为什么关注这件事？
全球一次性手套市场2020年估值102亿美元，78%来自医疗。

疫情把需求曲线拉得太陡，
作者觉得这正好说明去中心化生产有价值，
可以把产能放在离最终用户更近的地方。

以前也不是没人试过给NHS做3D打印医疗用品。
2020年，英国光固化3D打印公司Photocentric拿到政府合同，
给一线医护打印了超过760万个面罩组件。

他们用成熟的光固化树脂和大幅面打印机，
30多台设备，每台每小时能出135个面罩部件。

但两条技术路线差得很远。
Photocentric做的是面罩，
克兰菲尔德是在曲面手模上喷涂沉积，形成一层薄乳胶膜。
而且手套跟面罩不一样，必须满足针对病毒和细菌的阻隔性能标准，
这个标准论文里还没有测。

这项研究叫《弹性体产品的可持续新型3D打印》，
作者是埃娃·佩拉埃斯-阿尔瓦雷斯和克日什托夫·科齐奥尔。