Introducere
Tipărirea 3D nu este nouă pentru 2017, dar în acest an, cercetătorii au împins granițele tehnicii aparent sci-fi, imprimând obiecte care necesitau detalii complexe - cum ar fi un model realist al unui nou-născut și o cameră microscopică - precum și obiecte realizate. cu materiale care pot părea surprinzătoare, inclusiv brânză și pahar.
Citiți mai departe pentru o prezentare a celor mai frumoase și înfricoșătoare lucruri care au fost tipărite 3D în 2017.
O mască de cățeluș
Un cățeluș terrier Staffordshire, în vârstă de 4 luni, a devenit primul pacient care a folosit o nouă mască tipărită 3D pentru a ajuta la recuperarea de la răni faciale grave. Pometul drept al puiului și mandibula, precum și articulația ei temporomandibulară (articulația care face legătura maxilarului cu craniul), au fost fracturate când un alt câine a atacat-o.
Cățelușul, numit Loca, a avut noroc că a ajuns la Școala de Medicină Veterinară Davis de la Universitatea din California, unde medicii veterinari din universitate au colaborat cu colegii de la UC Davis College of Engineering pentru dezvoltarea măștii "Exo-K9 Exoskeleton" pentru câini . Loca a fost pacientul ideal pentru a testa tehnologia.
Mai întâi, inginerii au scanat craniul Loca pentru a proiecta o mască personalizată, care a fost apoi tipărită cu o imprimantă 3D. Masca ținea oasele feței fracturate ale Loca în locul lor, în același fel, un cast deține oase fracturate ale brațului sau ale picioarelor. În termen de o lună, cățelușul ar putea mânca cibble tare, iar o verificare de 3 luni a arătat că articulația temporomandibulară se vindecă așa cum era de așteptat.
Ovare de mouse
Un șoarece de sex feminin, echipat cu ovare tipărite 3D, a născut pui sănătoși într-un experiment realizat la Școala de Medicină din Feinberg de la Universitatea Northwestern din Chicago.
Rezultatul a fost salutat ca un progres, deoarece poate duce într-o zi la noi moduri de a trata infertilitatea la oameni, deși este nevoie de mult mai multe cercetări. Cercetătorii au spus că ar putea fi util în special femeilor ale căror ovare au fost deteriorate din cauza tratamentului împotriva cancerului.
Folosind tehnologia de imprimare 3D, cercetătorii au creat un schelet poros elaborat din gelatină. (Gelatina este un tip de colagen, o proteină naturală care se găsește în corpul uman în cantități mari.) Structura a fost apoi populată cu celule ovariene de la un alt șoarece. Cercetatorii au testat diverse forme de pori inainte de aterizarea pe forma particulara care oferea cantitatea potrivita de sprijin celulelor ovariene.
Experimentul a fost un succes: Celulele implantate au început să se comporte ca celule în ovare naturale sănătoase, producând în cele din urmă hormoni care conduc ciclul de reproducere al șoarecului. și care îi permite să rămână însărcinată.
O casă rezidențială
Prima casă rezidențială imprimată 3D a fost construită în mai puțin de 24 de ore în suburbiile Moscovei în martie. Pereții casei de 37 de metri pătrați (37 de metri pătrați) au fost tipăriți cu ajutorul unei imprimante 3D de construcție mobilă dezvoltată de compania Apis Cor, cu sediul central din Moscova.
În loc să imprime panouri individuale de beton care ar fi ulterior montate manual, imprimanta 3D a imprimat pereții și partițiile ca o structură complet conectată, permițând forma neobișnuită rotundă a casei.
Acoperișul, ușile și ferestrele au fost singurele componente care au trebuit să fie instalate ulterior de lucrătorii umani. Prototipul casei a costat aproximativ 10.134 dolari sau 25 dolari pe pătrat pătrat (275 dolari pe metru pătrat). Cele mai scumpe componente, potrivit dezvoltatorilor, au fost ferestrele și ușile.
Compania consideră că imprimarea 3D ar putea face construcția nu numai considerabil mai rapidă, ci și mai ecologică.
Casa de sticlă
Sticla, un material folosit de omenire încă din Egiptul antic, a rezistat mult timp imprimării 3D. Acest lucru se datorează faptului că, pentru a fi procesat, materialul trebuie încălzit la temperaturi extrem de ridicate de până la 1.832 de grade Fahrenheit (1.000 de grade Celsius). Deși există imprimante 3D industriale complexe care pot încălzi materialele la temperaturi foarte ridicate folosind lasere, atunci când sunt utilizate pe sticlă, produsul rezultat a fost mai degrabă desigur și inutilizabil.
Cercetătorii de la Institutul Tehnologic din Germania Karlsruhe din Eggenstein-Leopoldshafen au rezolvat problema cu o nouă tehnică care permite crearea de structuri complexe de sticlă cu o imprimantă 3D convențională - fără a fi necesară încălzirea cu laser.
Ca materie primă, inginerii au folosit așa-numita sticlă lichidă - un amestec de nanoparticule de silice, din care este fabricată sticla - dispersată într-o soluție acrilică. Un obiect este imprimat 3D și apoi expus la lumina UV, care întărește materialul într-un fel de plastic precum sticla acrilică. Apoi, obiectul este încălzit la aproximativ 2.372 grade F (1.300 grade C), arzând plasticul și contopind nanoparticulele de silice împreună într-o structură netedă și transparentă din sticlă.
Brânză
Spre deosebire de sticlă, brânza poate fi topită ușor. Deci nu este o surpriză faptul că cercetătorii au văzut produsul lactat ca un candidat ideal pentru experimente de imprimare 3D cu alimente.
O echipă de cercetători de la Școala de Științe Alimentare și Nutriționale din University College Cork din Irlanda a folosit un amestec care este similar cu cel folosit pentru fabricarea brânzei procesate și l-au stârnit printr-o duză a unei imprimante 3D pentru a crea un „nou” tip de procesat. brânză.
Amestecul s-a încălzit la 167 grade Fahrenheit (75 grade Celsius) timp de 12 minute, apoi a trecut prin imprimanta 3D la două viteze de extrudare diferite. (Viteza de extrudare este viteza cu care imprimanta împinge brânza topită prin seringă.)
Brânza procesată conține un amestec de ingrediente, inclusiv emulgatori, uleiuri vegetale saturate, sare suplimentară, colorant alimentar, zer și zahăr. S-ar putea să nu fie exact cel mai sănătos tip de brânză, așa că nu este clar dacă noul tratament ar primi sigiliul de aprobare al unui nutriționist.
Totuși, din perspectiva cercetătorilor, brânza tipărită 3D a fost un succes. Era cu 45% până la 49% mai moale decât brânza procesată netratată, cu o culoare puțin mai închisă, un pic mai primăvară și mai fluidă când s-a topit. Studiul nu a furnizat concluzii despre gust.
Manechine pentru copii
Bebelușii care se simt ca adevărați au fost tipăriți 3D de cercetătorii olandezi, care speră să îmbunătățească metodele de instruire pentru medicii care lucrează cu nou-născuți.
Manechinele pentru copii care sunt folosite în prezent pentru pregătirea medicilor sunt prea mecanice și nu oferă senzația reală de a trata un sugar fragil, a declarat Mark Thielen, un inginer de proiectare medicală la Universitatea de Tehnologie din Eindhoven din Olanda, pentru Live Science în martie.
Imprimarea 3D le-a permis lui Thielen și echipei sale să creeze manechine precise anatomic care să includă organe interne realiste. Pentru a obține cel mai înalt nivel de precizie, cercetătorii au utilizat scanări RMN ale organelor nou-născuților care au fost ulterior tipărite cu un nivel ridicat de detalii. De exemplu, o inimă imprimată 3D ar include supape de lucru detaliate. Manechinele au chiar lichide asemănătoare cu sângele care circulă în vene.
Scopul este de a oferi un nivel ridicat de feedback tactil realist atunci când se efectuează intervenții clinice pe manechine, a spus Thielen. Cu alte cuvinte, atunci când chirurgii mută o parte a manechinului sau aplică presiune pe o anumită zonă, se simte și se mișcă ca la adevăratul lucru.
Ochi
Ochii imprimați în 3D au fost creați de cercetători olandezi, care pot ajuta copiii născuți fără ochi dezvoltați corespunzător să arate relativ normal. Din păcate, protezele de ochi tipărite 3D nu le vor oferi copiilor posibilitatea de a vedea.
Aproximativ 30 din 100.000 de copii se nasc cu afecțiuni numite microptalmie și anoftalmie, ceea ce înseamnă că ochii lor sunt fie lipsiți complet, fie subdezvoltați. Drept urmare, soclurile lor oculare nu au suportul structural de care au nevoie pentru ca fetele copiilor să se dezvolte într-un mod normal.
Dacă un adult pierde un ochi, li se va administra o proteză permanentă. Acest lucru nu este posibil la copiii care cresc foarte repede, mai ales în primele luni și ani de viață.
Tipărirea 3D a structurilor temporare de suport, numite conforme, se poate face rapid, ieftin și într-o gamă de dimensiuni foarte precise, au spus cercetătorii.
Acest lucru este extrem de important, deoarece, fără ochi, osul din jurul soclului nu are stimulare adecvată, iar fața nu dezvoltă proporții cu aspect natural.
Conformiștii au fost deja testați pe un grup mic de cinci copii începând cu luna mai.
Un robot care urcă pe stâncă
Un robot cu picioare moi din cauciuc imprimate 3D și-a demonstrat abilitățile superbe de a cuceri teren accidentat, o sarcină care paralizează de obicei roboții tradiționali.
Inginerii de la Universitatea din California, San Diego, au proiectat digital picioarele robotului și au modelat performanța și comportamentul acestuia în diferite situații - de exemplu, pe o suprafață moale, nisipoasă, în spații înguste sau atunci când urcă peste roci.
În cele din urmă, au ales un design care consta din trei tuburi conectate în formă de spirală, care sunt goale în interior și realizate dintr-o combinație de materiale moi și rigide.
În timp ce fac un pas, picioarele testează terenul din jur și apoi se reglează instantaneu, prin pistoane care se umflă într-o anumită ordine și determină mersul robotului.
Noutatea designului, potrivit inginerilor, este faptul că picioarele robotului se pot îndoi în toate direcțiile posibile.
"Râsete"
Prima piesă de artă a fost creată în spațiu în luna februarie a acestui an folosind o imprimantă 3D la bordul Stației Spațiale Internaționale.
Piesa de artă reprezintă râsul uman și a fost creată într-o colaborare între artistul israelian Eyal Gever și compania din California, realizată în California, ca parte a proiectului numit #Laugh.
Pasionații de spațiu au fost invitați să participe la crearea piesei de artă spațială printr-o aplicație care surprinde râsul utilizatorilor și o transformă într-un model 3D digital asemănător cu o stea.
Peste 100.000 de oameni și-au contribuit râsul la proiectul, care a început în decembrie 2016. Utilizatorii aplicației au ales apoi cea mai bună vedetă de râs, care s-a bazat pe râsul Naughtiei Jane Stanko din Las Vegas. Ulterior, designul a fost transmis pe ISS și imprimat 3D pe o mașină care este de obicei folosită pentru confecționarea pieselor de schimb.
Micro-aparat de fotografiat
O micro-cameră care ar putea fi utilizată pe drone și roboți în miniatură sau endoscopuri chirurgicale a fost creată de cercetătorii germani cu ajutorul imprimării 3D.
Aparatul foto oferă ochi de vultur - capacitatea de a vedea clar obiecte îndepărtate, fiind în același timp conștient de ceea ce se întâmplă în viziunea periferică.
Pentru a crea dispozitivul, inginerii de la Institutul de Optică Tehnică de la Universitatea din Stuttgart din Germania au tipărit grupuri de patru lentile pe un cip senzor de imagine folosind o tehnică numită scrie cu laser femtosecundă.
Lentilele miniaturale variază de la larg la îngust și de la rezoluție scăzută până la înaltă. Această structură permite imaginilor să fie combinate într-o formă de ochi de taur cu o imagine ascuțită în centru, similar cu modul în care se văd vulturii.
Cele patru lentile pot fi reduse până la 300 micrometri cu 300 micrometri (0,012 inci sau 0,03 centimetri, pe fiecare parte), aproximativ de dimensiunea unui bob de nisip. Cercetătorii spun însă că ar putea face dispozitivul și mai mic în viitor atunci când vor fi disponibile jetoane mai mici.
