Ievads
3D drukāšana nav nekas jauns 2017. gadā, taču šogad pētnieki virzīja šķietami sci-fi tehnikas robežas, drukājot objektus, kuriem bija vajadzīgas sarežģītas detaļas - piemēram, jaundzimušā dzīvības modeli un mikroskopisko kameru -, kā arī objektus, kas izgatavoti ar materiāliem, kas var likties pārsteidzoši, ieskaitot sieru un stiklu.
Lasiet vairāk par stilīgākajām un gaumīgākajām lietām, kas 2017. gadā tika drukātas 3D formātā.
Kucēna maska
4 mēnešus vecs Stafordšīras bulterjera kucēns kļuva par pirmo pacientu, kurš izmantoja jaunu 3D drukātu masku, lai palīdzētu atgūties no nopietnām sejas traumām. Kucēna labais vaigu kauls un žokļa kauls, kā arī viņas temporomandibular locītava (locītava, kas savieno žokļa kaulu ar galvaskausu) tika lūzusi, kad cits suns viņai uzbruka.
Kucēnam, vārdā Loca, paveicās, ka tas ieradās Kalifornijas Universitātes Deivisa veterinārmedicīnas skolā, kur universitātes veterinārārsti sadarbojās ar kolēģiem no UC Deivisa inženierzinātņu koledžas, izstrādājot masku "Exo-K9 Exoskeleton" suņiem. . Loca bija ideāls pacients, lai pārbaudītu tehnoloģiju.
Vispirms inženieri skenēja Loca galvaskausu, lai izveidotu pielāgotu masku, kuru pēc tam izdrukāja ar 3D printeri. Maska turēja Loca lūzušos sejas kaulus vietā, tāpat kā cast turēja lūztus rokas vai kājas kaulus. Mēneša laikā kucēns varēja ēst cieto malku, un 3 mēnešu pārbaude parādīja, ka temporomandibular locītava dziedēja, kā paredzēts.
Peļu olnīcas
Mātīte ar 3D drukātām olnīcām dzemdēja veselīgus mazuļus eksperimentā, kas tika veikts Federbergas Ziemeļrietumu universitātes Medicīnas skolā Čikāgā.
Rezultāts tika pasniegts kā izrāviens, jo tas kādu dienu var radīt jaunus veidus, kā ārstēt cilvēku neauglību, lai gan ir nepieciešams daudz vairāk pētījumu. Tas varētu būt īpaši noderīgi sievietēm, kuru olnīcas ir bojātas vēža ārstēšanas dēļ, sacīja pētnieki.
Izmantojot 3D drukāšanas tehnoloģiju, pētnieki izveidoja sarežģītas porainas sastatnes, kas izgatavotas no želatīna. (Želatīns ir kolagēna veids, dabīgs proteīns, kas cilvēka ķermenī atrodams lielos daudzumos.) Pēc tam struktūra tika apdzīvota ar citas peles olnīcu šūnām. Pirms nolaišanās uz konkrētās formas, pētnieki pārbaudīja dažādu formu poras, kas olnīcu šūnām nodrošināja pareizu atbalstu.
Eksperiments bija veiksmīgs: implantētās šūnas sāka rīkoties tā, kā dabisko veselīgo olnīcu šūnas, galu galā ražos hormonus, kas virza peles reprodukcijas ciklu. un ļauj tai iestāties grūtniecība.
Dzīvojamā māja
Pirmā 3D drukātā dzīvojamā māja tika uzbūvēta mazāk nekā 24 stundu laikā Maskavas priekšpilsētā martā. Studijai līdzīgā 400 kvadrātpēdu (37 kvadrātmetru) mājas sienas tika iespiestas, izmantojot mobilo celtniecības 3D printeri, kuru izstrādāja Maskavas galvenā uzņēmuma Startis Apis Cor.
Tā vietā, lai drukātu atsevišķus betona paneļus, kas vēlāk tiks manuāli salikti, 3D printeris sienas un starpsienas drukāja kā vienu pilnībā savienotu struktūru, ļaujot mājai iegūt neparastu apaļo formu.
Jumts, durvis un logi bija vienīgās sastāvdaļas, kuras vēlāk bija jāuzstāda cilvēkiem. Mājas prototips maksāja aptuveni 10 134 USD jeb 25 USD par kvadrātpēdu (275 USD par kvadrātmetru). Pēc izstrādātāju domām, visdārgākās sastāvdaļas bija logi un durvis.
Uzņēmums uzskata, ka 3D drukāšana varētu padarīt būvniecību ne tikai ievērojami ātrāku, bet arī videi draudzīgāku.
Stikla māja
Stikls, materiāls, ko cilvēce izmantojusi kopš senās Ēģiptes, jau sen pretojās 3D drukāšanai. Tas ir tāpēc, ka, lai apstrādātu, materiāls jāuzsilda līdz ārkārtīgi augstajai temperatūrai līdz 1832 grādiem pēc Fārenheita (1000 grādi pēc Celsija). Lai arī pastāv sarežģīti rūpnieciski 3D printeri, kas, izmantojot lāzerus, var uzkarsēt materiālus līdz ļoti augstām temperatūrām, ja tos lieto uz stikla, iegūtais produkts bija diezgan ērts un nelietojams.
Pētnieki no Vācijas Karlsrūes Tehnoloģiju institūta Eggenstein-Leopoldshafen atrisināja problēmu ar jaunu paņēmienu, kas ļauj izveidot sarežģītas stikla konstrukcijas ar parasto 3D printeri - bez nepieciešamības sildīt lāzeru.
Kā izejvielu inženieri izmantoja tā saukto šķidro stiklu - silīcija dioksīda nanodaļiņu maisījumu, no kura materiāls ir stikls - izkliedē akrila šķīdumā. Objekts tiek izdrukāts 3D formātā un pēc tam pakļauts UV gaismai, kas sacietē materiālu par tāda veida plastmasu kā akrila stikls. Pēc tam priekšmetu sasilda līdz aptuveni 2 372 grādiem pēc F (1300 grādi C), sadedzinot plastmasu un sakausējot silīcija dioksīda nanodaļiņas gludā, caurspīdīgā stikla struktūrā.
Siers
Atšķirībā no stikla, sieru var viegli izkausēt. Tāpēc nav pārsteigums, ka pētnieki redzēja piena produktu kā ideālu kandidātu 3D drukāšanas eksperimentiem ar pārtiku.
Pētnieku komanda no Pārtikas un uztura zinātņu skolas Universitātes Korkas Universitātē Īrijā izmantoja maisījumu, kas ir līdzīgs tam, ko izmanto kausēta siera pagatavošanai, un saberza to caur 3D printera sprauslu, lai izveidotu “jauna veida” kausētu siers.
Maisījumu 12 minūtes karsēja līdz 167 grādiem pēc Fārenheita (75 grādi pēc Celsija) un pēc tam caur 3D printeri darbināja ar diviem dažādiem ekstrūzijas ātrumiem. (Ekstrūzijas ātrums ir ātrums, ar kādu printeris izšūst kausēto sieru caur šļirci.)
Kausētais siers satur sastāvdaļu maisījumu, ieskaitot emulgatorus, piesātinātas augu eļļas, papildu sāli, pārtikas krāsvielas, sūkalas un cukuru. Tas, iespējams, nav tieši veselīgākais siera veids, tāpēc nav skaidrs, vai jaunais ēdiens saņems dietologa apstiprinājuma zīmogu.
Tomēr no pētnieku viedokļa 3D drukāts siers bija veiksmīgs. Tas bija par 45 procentiem līdz 49 procentiem mīkstāks nekā neapstrādāts kausētais siers, nedaudz tumšākas krāsas, nedaudz pavasarīgāks un šķidrāks, kad izkusis. Pētījums nesniedza secinājumus par garšu.
Dzīvības pilnas manekeni
Zīdaiņus, kuri jūtas kā īsti, 3D izdrukā ir holandiešu pētnieki, kuri cer uzlabot ārstu apmācības metodes, kas strādā ar jaundzimušajiem.
Manekeni zīdaiņiem, kurus pašlaik izmanto ārstu apmācībai, ir pārāk mehāniski un nesniedz patiesu izjūtu, ārstējot trauslo zīdaini, portālam Live Science pastāstīja vadošais pētnieks Marks Tīlens, Nīderlandes Eindhovenas Tehniskās universitātes medicīnas dizaina inženieris. martā.
3D drukāšana ļāva Tīlenam un viņa komandai izveidot anatomiski precīzus manekenus, kas satur reālistiskus iekšējos orgānus. Lai sasniegtu augstāko precizitātes līmeni, pētnieki izmantoja jaundzimušo orgānu MRI skenēšanu, kas vēlāk tika izdrukāta ar ļoti detalizētu līmeni. Piemēram, 3D drukātā sirsniņā būtu ietverti detalizēti, strādājoši vārsti. Manekeniem pat asinīs cirkulē asinīm līdzīgs šķidrums.
Mērķis ir nodrošināt augsta līmeņa reālistisku taktilo atgriezenisko saiti, veicot klīniskas iejaukšanās manekeniem, sacīja Tīlens. Citiem vārdiem sakot, kad ķirurgi pārvieto manekena daļu vai izdara spiedienu uz noteiktu zonu, tas jūtas un pārvietojas kā reāla lieta.
Acis
3D drukātas acis ir izveidojuši holandiešu pētnieki, kas bērniem, kas dzimuši bez pareizi attīstītām acīm, var palīdzēt izskatīties samērā normāli. Diemžēl 3D izdrukātas acu protēzes nedos bērniem iespēju redzēt.
Apmēram 30 no katriem 100 000 bērnu piedzimst ar nosacījumiem, ko sauc par mikroftalmiju un anoftalmiju, kas nozīmē, ka viņu acīm ir pilnīgi trūkst vai ir nepietiekami attīstīta. Tā rezultātā viņu acu kontaktligzdām trūkst strukturālā atbalsta, kas nepieciešams, lai bērnu sejas normāli attīstītos.
Ja pieaugušais zaudē aci, viņam tiek piešķirta pastāvīga acu protēze. Tas nav iespējams bērniem, kuri aug ļoti ātri, it īpaši dzīves pirmajos mēnešos un gados.
Pagaidu atbalsta struktūru, ko sauc par konformeriem, 3D drukāšanu var veikt ātri, lēti un ļoti precīzu izmēru diapazonā, sacīja pētnieki.
Tas ir ārkārtīgi svarīgi, jo bez acs kaulam ap kontaktligzdu nav pienācīgas stimulācijas un sejai nav dabiska izskata proporcijas.
Sākot ar maiju, konformeri jau ir pārbaudīti nelielā piecu bērnu grupā.
Klinšu robots
Robots ar mīkstām gumijotām 3D izdrukātām kājām demonstrēja savas lieliskās spējas iekarot nelīdzenu reljefu - tas ir uzdevums, kas parasti paralizē tradicionālos robotus.
Inženieri no Kalifornijas Universitātes Sandjego digitāli izstrādāja robota kājas un modelēja tā darbību un izturēšanos dažādās situācijās - piemēram, uz mīksta, smilšaina seguma, šaurās telpās vai kāpjot virs klintīm.
Galu galā viņi izvēlējās dizainu, kas sastāvēja no trim savienotām spirālveida caurulēm, kas ir dobās iekšpusē un izgatavotas no mīkstu un stingru materiālu kombinācijas.
Sperot soli, kājas pārbauda apkārtējo reljefu un pēc tam uzreiz koriģē caur virzuļiem, kas piepūšas noteiktā secībā un nosaka robota gaitu.
Dizaina jaunums, pēc inženieru domām, ir fakts, ka robota kājas var saliekt visos iespējamos virzienos.
"Smiekli"
Pirmais mākslas darbs tika izveidots kosmosā šā gada februārī, izmantojot 3D printeri uz Starptautiskās kosmosa stacijas.
Mākslas darbs reprezentē cilvēku smieklus, un tas tika izveidots sadarbībā starp Izraēlas mākslinieku Eyal Gever un Kalifornijas kompāniju Made In Space projekta ar nosaukumu #Laugh ietvaros.
Kosmosa entuziasti tika uzaicināti piedalīties kosmosa mākslas darba tapšanā, izmantojot lietotni, kas iemūžina lietotāju smieklus un pārvērš to digitālā 3D modelī, kas atgādina zvaigzni.
Vairāk nekā 100 000 cilvēku smiekli sniedza projektā, kas sākās 2016. gada decembrī. Pēc tam lietotnes lietotāji izvēlējās labāko smieklu zvaigzni, kuras pamatā bija Lasvegasas Naughtia Jane Stanko smiekli. Pēc tam dizains tika iespiests ISS un 3D izdrukāts uz mašīnas, kuru parasti izmanto rezerves daļu izgatavošanai.
Mikrokamera
Mikrokameru, ko varēja izmantot uz miniatūriem droniem un robotiem vai ķirurģiskiem endoskopiem, vācu pētnieki izveidoja ar 3D drukāšanas palīdzību.
Kamera nodrošina ērgļa acu redzi - iespēju skaidri redzēt tālus objektus, vienlaikus apzinoties to, kas notiek perifēriskajā redzējumā.
Lai izveidotu ierīci, inženieri no Štutgartes Universitātes Tehniskās optikas institūta Vācijā drukāja četru lēcu kopas uz attēlu uztverošu mikroshēmu, izmantojot paņēmienu, ko sauc par femtosekundes lāzera rakstīšanu.
Miniatūrās lēcas svārstās no platas līdz šaurām un no zemas līdz augstas izšķirtspējas. Šī struktūra ļauj attēlus apvienot vērša acs formā ar asu attēlu centrā, līdzīgi kā to redz ērgļi.
Četras lēcas var samazināt līdz 300 mikrometriem līdz 300 mikrometriem (0,012 collas vai 0,03 centimetri katrā pusē) apmēram smilšu graudu lielumā. Bet pētnieki saka, ka nākotnē viņi varētu padarīt ierīci vēl mazāku, kad kļūs pieejamas mazākas mikroshēmas.
