úvod
3D tlač nie je nová do roku 2017, ale tento rok vedci posunuli hranice zdanlivo sci-fi techniky, tlačili objekty, ktoré vyžadovali zložité detaily - napríklad realistický model novorodenca a mikroskopickú kameru - ako aj vyrábané objekty. s materiálmi, ktoré môžu znieť prekvapivo, vrátane syra a skla.
Čítajte ďalej a prečítajte si tie najchladnejšie a najkomplikovanejšie veci, ktoré boli v roku 2017 vytlačené 3D.
Šteňa maska
Štyri mesiace staré šteňa stafordšírskych býčích teriérov sa stalo prvým pacientom, ktorý použil novú masku vytlačenú v 3D, ktorá pomáha pri zotavovaní sa z vážnych zranení tváre. Pravá lícna kosť a čeľusť šteniatka, ako aj jej temporomandibulárny kĺb (kĺb, ktorý spája čeľuste s lebkou), sa zlomil, keď na ňu zaútočil iný pes.
Šteniatko s názvom Loca malo šťastie, že dorazilo na Kalifornskú univerzitu v Davise, kde veterinári spolupracovali s kolegami z UC Davis College of Engineering na vývoji masky "Exo-K9 Exoskeleton" pre psy. , Loca bol ideálnym pacientom na testovanie technológie.
Inžinieri najskôr naskenovali lebku Loca a navrhli masku prispôsobiteľnú na mieru, ktorá sa potom vytlačila pomocou 3D tlačiarne. Maska držala Loca zlomené lícne kosti na mieste rovnakým spôsobom, ako liaty drží zlomené kosti rúk a nôh. Počas jedného mesiaca mohlo šteňa jesť tvrdé granule a trojmesačná kontrola ukázala, že temporomandibulárny kĺb sa uzdravuje podľa očakávania.
Myšie vaječníky
Samica myši vybavenej 3D-tlačenými vaječníkmi porodila zdravé mláďatá v experimente uskutočnenom na Northwestern University Feinberg School of Medicine v Chicagu.
Výsledok sa považoval za prielom, pretože jedného dňa môže viesť k novým spôsobom liečenia neplodnosti u ľudí, hoci je potrebný oveľa viac výskumu. Podľa vedcov by to mohlo byť užitočné najmä pre ženy, ktorých vaječníky boli poškodené kvôli liečbe rakoviny.
Vedci pomocou technológie 3D-tlače vytvorili zložité porézne lešenie vyrobené zo želatíny. (Želatína je typ kolagénu, prírodného proteínu nájdeného v ľudskom tele vo veľkých množstvách.) Štruktúra sa potom naplnila ovariálnymi bunkami od inej myši. Vedci testovali rôzne tvary pórov pred pristátím na konkrétny tvar, ktorý poskytoval správne množstvo podpory pre bunky vaječníkov.
Pokus bol úspešný: Implantované bunky sa začali správať ako bunky v prirodzených zdravých vaječníkoch, ktoré nakoniec produkujú hormóny, ktoré riadia reprodukčný cyklus myši. a umožniť mu otehotnieť.
Obytný dom
Prvý obytný dom s 3D tlačou bol postavený v marci na predmestiach Moskvy za menej ako 24 hodín. Steny domu v štýle 400 štvorcových stôp (37 štvorcových metrov) boli tlačené pomocou mobilnej konštrukčnej 3D tlačiarne vyvinutej startupom Apis Cor so sídlom v Moskve.
Namiesto tlače jednotlivých betónových panelov, ktoré by sa neskôr mohli zmontovať ručne, tlačiareň 3D tlačila steny a priečky ako jednu úplne prepojenú štruktúru, čo umožňuje neobvyklý okrúhly tvar domu.
Strecha, dvere a okná boli jediné komponenty, ktoré museli ľudskí pracovníci následne inštalovať. Stavba prototypu stála asi 10 134 dolárov alebo 25 dolárov za meter štvorcový (275 dolárov za meter štvorcový). Najdrahšími komponentmi boli podľa vývojárov okná a dvere.
Spoločnosť je presvedčená, že 3D tlač by mohla urobiť konštrukciu nielen podstatne rýchlejšou, ale aj ekologickejšou.
Dom zo skla
Sklo, materiál, ktorý ľudstvo používa už od starovekom Egypte, dlhodobo odoláva 3D tlači. Je to preto, že na spracovanie musí byť materiál zahriaty na extrémne vysoké teploty až 1 832 stupňov Fahrenheita (1 000 stupňov Celzia). Aj keď existujú zložité priemyselné 3D tlačiarne, ktoré dokážu pomocou laserov zahrievať materiály na veľmi vysoké teploty, výsledný produkt bol pri použití na skle skôr priebeh a nepoužiteľný.
Vedci z nemeckého technologického inštitútu Karlsruhe v Eggensteine-Leopoldshafene vyriešili problém pomocou novej techniky, ktorá umožňuje vytvárať zložité sklenené štruktúry s konvenčnou 3D tlačiarňou - bez potreby laserového ohrevu.
Ako východiskový materiál použili inžinieri tzv. Tekuté sklo - zmes nanočastíc oxidu kremičitého, z ktorého je vyrobené sklo - dispergované v akrylovom roztoku. Predmet je 3D tlačený a potom vystavený UV žiareniu, ktoré stužuje materiál na druh plastu, ako je akrylové sklo. Potom sa predmet zahrieva na asi 1 372 ° F (1 300 ° C), vyhorí plast a spojí nanočastice oxidu kremičitého dohromady do hladkej, priehľadnej sklenenej štruktúry.
Syr
Na rozdiel od skla sa syr ľahko taví. Nie je preto prekvapením, že vedci videli mliečny výrobok ako ideálneho kandidáta na experimenty s 3D tlačou potravín.
Tím vedcov z School of Food and Nutritional Sciences na University College Cork v Írsku použil zmes podobnú tej, ktorá sa používa na výrobu taveného syra, a striekal ho dýzou 3D tlačiarne na vytvorenie „nového“ druhu spracovaného syr.
Zmes sa zahrievala na teplotu 167 stupňov Celzia (75 stupňov Celzia) počas 12 minút a potom prešla 3D tlačiarňou pri dvoch rôznych rýchlostiach extrúzie. (Rýchlosť vytláčania je rýchlosť, ktorou tlačiareň tlačí roztavený syr striekačkou.)
Spracovaný syr obsahuje zmes prísad vrátane emulgátorov, nasýtených rastlinných olejov, extra soli, potravinárskych farbív, srvátky a cukru. Nemusí to byť presne ten najzdravší druh syra, takže nie je jasné, či nový liek získa výživovú pečať.
Z pohľadu vedcov bol syr s potlačou v 3D stále úspešný. To bolo o 45 až 49 percent mäkšie ako nespracovaný spracovaný syr, trochu tmavšie farby, trochu pružnejšie a tekutejšie, keď sa tavilo. Štúdia neposkytla žiadne závery o chuti.
Živé detské figuríny
Deti, ktoré sa cítia ako skutočné, boli vytlačené v 3D holandskými vedcami, ktorí dúfajú v zlepšenie metód odbornej prípravy lekárov pracujúcich s novorodencami.
Detské figuríny, ktoré sa v súčasnosti používajú na odbornú prípravu lekárov, sú príliš mechanické a neposkytujú skutočný pocit liečby krehkého dieťaťa. Vedúci výskumný pracovník Mark Thielen, lekársky dizajnér na Technickej univerzite v Eindhovene v Holandsku, povedal spoločnosti Live Science. v marci.
3D tlač umožnila Thielenovi a jeho tímu vytvoriť anatomicky presné figuríny, ktoré zahŕňajú realistické vnútorné orgány. Aby sa dosiahla najvyššia úroveň presnosti, vedci použili MRI skenovanie novorodeneckých orgánov, ktoré boli následne vytlačené s vysokou úrovňou detailov. Napríklad srdce s 3D tlačením by obsahovalo podrobné pracovné ventily. Figuríny dokonca majú v žilách cirkulujúcu krv podobnú tekutine.
Cieľom je poskytnúť vysokú úroveň realistickej taktilnej spätnej väzby pri uskutočňovaní klinických zákrokov na figurínach, povedal Thielen. Inými slovami, keď chirurgi pohybujú časťou figuríny alebo vyvíjajú tlak na určitú oblasť, cítia sa a pohybujú sa ako skutočná vec.
Oči
Holandskí vedci vytvorili 3D oči, ktoré pomôžu deťom narodeným bez správne vyvinutých očí vyzerať relatívne normálne. Bohužiaľ, 3D tlačené očné protézy nedajú deťom možnosť vidieť.
Približne 30 z každých 100 000 detí sa narodí so stavmi nazývanými mikrofiltrácia a anoftalmia, čo znamená, že ich oči buď úplne chýbajú alebo sú nedostatočne vyvinuté. Výsledkom je, že ich očné pätky nemajú štrukturálnu podporu, ktorú potrebujú na to, aby sa tváre detí vyvíjali normálnym spôsobom.
Ak dospelý stratí oko, bude mu poskytnutá trvalá očná protéza. To však nie je možné u detí, ktoré rastú veľmi rýchlo, najmä v prvých mesiacoch a rokoch svojho života.
Vedci tvrdia, že 3D tlač dočasných podporných štruktúr, nazývaných konforméry, sa dá vykonať rýchlo, lacno a vo veľmi presných veľkostiach.
To je nesmierne dôležité, pretože bez oka nemá kosť okolo soketu správnu stimuláciu a tvár nevyvoláva prirodzene vyzerajúce proporcie.
Koordinátori už boli od mája testovaní na malej skupine piatich detí.
Robot na horolezectvo
Robot s mäkkými gumovými nohami s 3D potlačou preukázal svoje vynikajúce schopnosti zdolať drsný terén, čo je úloha, ktorá zvyčajne ochromuje tradičné roboty.
Inžinieri z Kalifornskej univerzity v San Diegu digitálne navrhli nohy robota a modelovali jeho výkon a správanie v rôznych situáciách - napríklad na mäkkom piesočnatom povrchu, v úzkych priestoroch alebo pri lezení po skalách.
Nakoniec si vybrali dizajn pozostávajúci z troch spojených špirálovitých rúr, ktoré sú vo vnútri duté a sú vyrobené z kombinácie mäkkých a pevných materiálov.
Keď robia krok, nohy vyskúšajú okolitý terén a potom sa okamžite nastavia pomocou piestov, ktoré sa nafúknu v určitom poradí a určia pohyb robota.
Novinkou dizajnu je podľa inžinierov skutočnosť, že nohy robota sa môžu ohýbať vo všetkých možných smeroch.
"Smiech"
Vôbec prvé umelecké dielo bolo vytvorené vo vesmíre vo februári tohto roku pomocou 3D tlačiarne na palube Medzinárodnej vesmírnej stanice.
Umelecké dielo predstavuje ľudský smiech a vzniklo v spolupráci medzi izraelským umelcom Eyal Geverom a kalifornskou spoločnosťou Made In Space v rámci projektu s názvom #Laugh.
Vesmírni nadšenci boli vyzvaní, aby sa podieľali na tvorbe vesmírneho umenia prostredníctvom aplikácie, ktorá zachytáva smiech používateľov a mení ho na digitálny 3D model pripomínajúci hviezdu.
Do projektu, ktorý sa začal v decembri 2016, prispelo viac ako 100 000 ľudí. Používatelia aplikácie si potom vybrali najlepšiu smiechovú hviezdu, ktorá bola založená na smiechu Naughtie Jane Stanko z Las Vegas. Dizajn bol následne poslaný do ISS a 3D-tlačený na stroji, ktorý sa obvykle používa na výrobu náhradných dielov.
Mikro-kamera
Nemeckí vedci vytvorili pomocou 3D tlače mikrokameru, ktorú je možné použiť na miniatúrnych robotoch a robotoch alebo chirurgických endoskopoch.
Kamera poskytuje videnie pre orlie oko - schopnosť jasne vidieť vzdialené objekty a zároveň si byť vedomá toho, čo sa deje v periférnom videní.
Na vytvorenie tohto zariadenia tlačili inžinieri z Inštitútu technickej optiky na univerzite v Stuttgarte v Nemecku zhluky štyroch šošoviek na čip na snímanie obrazu pomocou techniky nazývanej femtosekundové laserové písanie.
Miniatúrne šošovky sa pohybujú od širokého po úzke a od nízkeho po vysoké rozlíšenie. Táto štruktúra umožňuje kombinovať obrázky do tvaru býčieho oka s ostrým obrazom v strede, podobne ako vidia orli.
Štyri šošovky môžu byť zmenšené až na 300 mikrometrov na 300 mikrometrov (0,012 palca alebo 0,03 centimetra na každej strane), približne podľa veľkosti zrnka piesku. Vedci však tvrdia, že keď budú k dispozícii menšie čipy, mohli by byť v budúcnosti ešte menšie.
