Uvod
3D tiskanje ni novo za leto 2017, letos pa so raziskovalci potisnili meje na videz znanstveno-fantastične tehnike, tiskali predmete, ki zahtevajo zapletene podrobnosti - na primer resničen model novorojenčka in mikroskopsko kamero - ter predmete, narejene z materiali, ki morda zvenijo presenetljivo, vključno s sirom in kozarcem.
V nadaljevanju si preberite pregled najbolj kul in najbolj prijetnih stvari, ki so bili leta 2017 3D-natisnjeni.
Maska za mladičke
Štirimesečni mladič Staffordshire bull terier je postal prvi bolnik, ki je uporabil novo masko s 3D tiskom, da pomaga pri okrevanju po resnih poškodbah obraza. Mladičkova desna ličnica in čeljustna kost ter njen temporomandibularni sklep (sklep, ki povezuje čeljustno kost z lobanjo) sta se zlomila, ko jo je napadel drug pes.
Mladič z imenom Loca je imel srečo, da je prispel na kalifornijsko univerzo Davis School of Veterinary Medicine, kjer so veterinarji na univerzi sodelovali s kolegi z UC Davis College of Engineering pri izdelavi maske "Exo-K9 Exoskeleton" za pse . Loca je bil idealen pacient za testiranje tehnologije.
Najprej so inženirji pregledali Locovo lobanjo in oblikovali masko po meri, ki je bila nato natisnjena s 3D-tiskalnikom. Maska je Locove zložene obrazne kosti postavila na svoje mesto na enak način, kot igralska plošča drži zlomljene kosti rok ali nog. V enem mesecu je lahko kuža pojedel trde kilo, 3-mesečni pregled pa je pokazal, da se temporomandibularni sklep zdravi, kot je bilo pričakovano.
Mišični jajčniki
V eksperimentu na Medicinski šoli Northwestern University Feinberg v Chicagu je ženska miš, opremljena s 3D-natisnjenimi jajčniki, rodila zdrave mladiče.
Rezultat je bil razglašen kot preboj, saj bo morda nekega dne prišlo do novih načinov zdravljenja neplodnosti pri ljudeh, čeprav je potrebnih veliko več raziskav. Raziskovalci bi lahko bili še posebej koristni za ženske, katerih jajčniki so bili poškodovani zaradi zdravljenja raka.
S pomočjo tehnologije 3D-tiskanja so raziskovalci ustvarili izdelan porozen oder iz želatine. (Želatina je vrsta kolagena, naravnega proteina, ki ga v človeških telesih najdemo v velikih količinah.) Strukturo so nato naselile celice jajčnikov druge miške. Raziskovalci so preizkusili različne oblike pore, preden so pristali na določeni obliki, ki je nudila pravo količino opore jajčnim celicam.
Poskus je bil uspešen: vsadljene celice so se začele obnašati kot celice v naravnih zdravih jajčnikih in sčasoma proizvajajo hormone, ki poganjajo mišji reprodukcijski cikel. in mu omogočajo, da zanosi.
Stanovanjska hiša
Prva stanovanjska hiša s 3D-tiskanjem je bila marca v predmestju Moskve zgrajena v manj kot 24 urah. Stene doma v studiu v velikosti 37 kvadratnih metrov (37 kvadratnih metrov) so bile natisnjene z mobilnim gradbenim 3D-tiskalnikom, ki ga je razvil novomeški startup Apis Cor.
Namesto da bi tiskal posamezne betonske plošče, ki bi jih kasneje ročno sestavili, je 3D tiskalnik natisnil stene in predelne stene kot eno popolnoma povezano strukturo, kar omogoča neobičajno okroglo obliko hiše.
Streha, vrata in okna so bili edini sestavni deli, ki so jih morali naknadno vgraditi človeški delavci. Hiša prototipa je stala približno 10.134 dolarjev oziroma 25 dolarjev na kvadratni čevelj (275 dolarjev na kvadratni meter). Najdražji sestavni deli so bili po besedah razvijalcev okna in vrata.
V podjetju verjamejo, da bi 3D tiskanje lahko konstrukcijo naredilo ne le bistveno hitreje, ampak tudi bolj prijazno do okolja.
Hiša iz stekla
Steklo, material, ki ga je človeštvo uporabljalo že od antičnega Egipta, se je dolgo upiralo 3D-tiskanju. To je zato, ker je treba material za obdelavo segreti na izredno visoke temperature do 1832 stopinj Fahrenheita (1.000 stopinj Celzija). Čeprav obstajajo zapleteni industrijski 3D-tiskalniki, ki lahko z laserji segrevajo materiale do zelo visokih temperatur, je bil izdelek, ki je uporabljen na steklu, precej potek in neuporaben.
Raziskovalci z nemškega tehnološkega inštituta Karlsruhe v Eggenstein-Leopoldshafenu so težavo rešili z novo tehniko, ki omogoča ustvarjanje zapletenih steklenih struktur s klasičnim 3D-tiskalnikom - brez potrebe laserskega ogrevanja.
Inženirji so kot izhodiščni material uporabili tako imenovano tekoče steklo - mešanico nanodelcev kremena, iz katerega je materialno steklo - razpršeno v akrilni raztopini. Predmet je 3D-natisnjen in nato izpostavljen UV svetlobi, ki material strdi v vrsto plastike, kot je akrilno steklo. Nato se predmet segreje na približno 1,372 stopinj F (1300 stopinj C), ki izgori plastiko in zlije nanodelce kremena skupaj v gladko prozorno stekleno strukturo.
Sir
Za razliko od stekla se sir zlahka stopi. Torej ne preseneča, da so raziskovalci videli mlečni izdelek kot idealnega kandidata za poskuse 3D-tiskanja s hrano.
Skupina raziskovalcev iz šole za prehranske in prehranske vede na University College Cork na Irskem je uporabila mešanico, ki je podobna tisti, ki se uporablja za izdelavo predelanega sira, in jo prelistala skozi šobo 3D tiskalnika, da je ustvarila "novo" vrsto predelanega sir.
Zmes smo 12 minut segrevali na 167 stopinj Fahrenheita (75 stopinj Celzija) in nato skozi 3D-tiskalnik vodili z dvema različnima hitrostma stiskanja. (Hitrost iztisnitve je hitrost, s katero tiskalnik potisne topljeni sir skozi brizgo.)
Predelani sir vsebuje mešanico sestavin, ki vključujejo emulgatorje, nasičena rastlinska olja, dodatno sol, barvila za hrano, sirotko in sladkor. Morda ni ravno najbolj zdrava vrsta sira, zato ni jasno, ali bi novi priboljšek prejel pečat odobritve nutricionista.
Še z vidika raziskovalcev je bil 3D-natisnjen sir uspešen. Bil je od 45 do 49 odstotkov mehkejši od neobdelanega predelanega sira, nekoliko temnejše barve, nekoliko pomladnejši in bolj tekoč, ko je stopljen. Študija ni dala nobenih zaključkov o okusu.
Živahni otroški maniki
Dojenčke, ki se počutijo resnične, so 3D-natisnili nizozemski raziskovalci, ki upajo, da bodo izboljšali metode usposabljanja zdravnikov, ki delajo z novorojenčki.
Otroški maniki, ki se trenutno uporabljajo za zdravljenje zdravnikov, so preveč mehanični in ne zagotavljajo resničnega občutka za zdravljenje krhkega dojenčka, je za Live Science povedal vodilni raziskovalec Mark Thielen, inženir medicinskega oblikovanja z Eindhoven University of Technology na Nizozemskem. v marcu.
3D-tiskanje je Thielenu in njegovi ekipi omogočilo izdelavo anatomsko natančnih lutk, ki vključujejo realne notranje organe. Da bi dosegli najvišjo stopnjo natančnosti, so raziskovalci uporabili MRI preglede organov novorojenčkov, ki so jih naknadno natisnili z veliko natančnostjo. 3D-natisnjeno srce bi na primer vsebovalo podrobne, delujoče ventile. Manikiki imajo celo žile v krvi, ki krožijo po žilah.
Cilj je zagotoviti visoko raven realističnih taktilnih povratnih informacij pri izvajanju kliničnih posegov na preskusnih lutkah, je dejal Thielen. Z drugimi besedami, ko kirurgi premaknejo del lutke ali pritiskajo na določeno območje, se počuti in se premika kot prava stvar.
Oči
3D-natisnjene oči so ustvarili nizozemski raziskovalci, ki otrokom, rojenim brez pravilno razvitih oči, lahko pomagajo videti razmeroma normalno. Na žalost 3D-natisnjene očesne proteze otrokom ne bodo mogle videti.
Približno 30 na vsakih 100.000 otrok se rodi s stanji, ki se imenujejo mikroftalmija in anoftalmija, kar pomeni, da so njihove oči popolnoma izgubljene ali nerazvite. Zato njihove očesne vtičnice nimajo strukturne opore, ki jo potrebujejo, da se otrokovi obrazi razvijejo na običajen način.
Če odrasla oseba izgubi oko, ji bodo dodelili trajno očesno protezo. To pa pri otrocih, ki rastejo zelo hitro, še posebej v prvih mesecih in letih svojega življenja, ni mogoče.
3D-tiskanje začasnih podpornih struktur, imenovanih konformerji, je mogoče izvesti hitro, poceni in v različnih zelo natančnih velikostih, so povedali raziskovalci.
To je izjemno pomembno, saj brez očesa kosti okoli vtičnice nimajo ustrezne stimulacije in obraz ne razvije naravnih razsežnosti.
Konformatorji so že od maja testirani na majhni skupini petih otrok.
Plezalni robot
Robot z mehkimi gumijastimi 3D-tiskanimi nogami je pokazal svoje vrhunske sposobnosti za osvajanje težkega terena, kar je naloga, ki običajno paralizira tradicionalne robote.
Inženirji iz kalifornijske univerze v San Diegu so digitalno oblikovali noge robota in modelirali njegovo delovanje in vedenje v različnih situacijah - na primer na mehki, peščeni površini, v ozkih prostorih ali pri plezanju čez skale.
Na koncu so izbrali zasnovo, ki je bila sestavljena iz treh povezanih spiralno podobnih cevi, ki so v notranjosti votle in narejene iz kombinacije mehkih in togih materialov.
Ko stopajo, noge preizkušajo okoliški teren, nato pa se takoj prilagodijo skozi bat, ki se napihnejo v določenem zaporedju in določijo robotino hojo.
Novost zasnove, po mnenju inženirjev, je dejstvo, da se noge robota lahko upognejo v vseh možnih smereh.
"Smeh"
Prvo umetniško delo je v vesolju nastalo februarja letos s 3D-tiskalnikom na Mednarodni vesoljski postaji.
Umetniško delo predstavlja človeški smeh in je nastalo v sodelovanju med izraelskim umetnikom Eyalom Geverjem in kalifornijskim podjetjem Made In Space v okviru projekta, imenovanega #Laugh.
Vesoljski navdušenci so bili povabljeni, da sodelujejo pri ustvarjanju dela vesoljske umetnosti s pomočjo aplikacije, ki zajame smeh uporabnikov in ga spremeni v digitalni 3D-model, ki spominja na zvezdo.
Več kot 100.000 ljudi je prispevalo svoj smeh k projektu, ki se je začel decembra 2016. Uporabniki aplikacije so nato izbrali najboljšo zvezdo smeha, ki je temeljila na smehu Naughtije Jane Stanko iz Las Vegasa. Oblikovanje je nato preneslo na ISS in 3D-tiskalo na stroju, ki se običajno uporablja za izdelavo rezervnih delov.
Mikro kamera
Mikro kamero, ki bi jo lahko uporabljali na miniaturnih brezpilotnih letalih in robotih ali kirurških endoskopih, so ustvarili nemški raziskovalci s pomočjo 3D-tiskanja.
Kamera zagotavlja vid orlovo oko - možnost, da jasno vidi oddaljene predmete, obenem pa se zaveda, kaj se dogaja s perifernim vidom.
Za izdelavo naprave so inženirji z Inštituta za tehnično optiko Univerze v Stuttgartu v Nemčiji na čip za zaznavanje slike natisnili kopice štirih leč s tehniko, imenovano femtosekundno lasersko pisanje.
Miniaturne leče segajo od širokega do ozkega in od nizke do visoke ločljivosti. Ta zgradba omogoča združitev slik v obliki bikovega očesa z ostro sliko na sredini, podobno kot vidijo orli.
Štiri leče je mogoče za 300 mikrometer (0,012 palca ali 0,03 centimetra na vsaki strani) zmanjšati na velikost velikosti peska. Toda raziskovalci trdijo, da bodo morda napravi v prihodnosti še manjši, ko bodo na voljo manjši čipi.
