Esittely
3D-tulostaminen ei ole uusi 2017, mutta tänä vuonna tutkijat työnsivät näennäisesti sci-fi-tekniikan rajoja, tulostamalla esineitä, jotka vaativat monimutkaisia yksityiskohtia - kuten vastasyntyneen elinikäisen mallin ja mikroskooppisen kameran - sekä valmistettuja esineitä. materiaaleilla, jotka saattavat kuulostaa yllättäviltä, mukaan lukien juusto ja lasi.
Lue lisää tyylikkäimmistä ja kookisimmista asioista, jotka 3D-tulostettiin vuonna 2017.
Pentu naamio
4 kuukauden ikäisestä Staffordshiren bullterrieripennusta tuli ensimmäinen potilas, joka käytti uutta 3D-painettua naamiota auttamaan paranemisessa vakavista kasvovaurioista. Pennun oikea poskuluu ja leukaluu sekä hänen vatsa- ja kaulanivel (nivel, joka yhdistää leukaluun kalloon) murtuivat, kun toinen koira hyökkäsi häneen.
Pentu, nimeltään Loca, onni, että saapui Kalifornian yliopiston Davis-kouluun, jossa yliopiston eläinlääkärit olivat tehneet yhteistyötä UC Davis College of Engineering -kollegoiden kanssa koirien "Exo-K9 Exoskeleton" -maskin kehittämisessä. . Loca oli ihanteellinen potilas testata tekniikkaa.
Ensin insinöörit skannasivat Locan kallo suunnitellakseen mukautetun maskin, joka sitten tulostettiin 3D-tulostimella. Maski piti Locan murtuneet kasvoluut paikoillaan samalla tavalla kuin valettu pitää murtuneita käsi- tai jalkaluita. Kuukauden sisällä koiranpentu pystyi syömään kovaa jauhetta, ja 3 kuukauden tarkastus osoitti, että temporomandibulaarinen nivel parani odotetusti.
Hiiren munasarjat
Nainen hiiri, jolla oli 3D-painetut munasarjat, synnytti terveet pennut kokeessa, joka tehtiin Northwestern University Feinbergin lääketieteellisessä korkeakoulussa Chicagossa.
Tulosta pidettiin läpimurtona, koska se voi joskus johtaa uusiin tapoihin hoitaa ihmisten hedelmättömyyttä, vaikka tutkimusta tarvitaankin paljon enemmän. Se voisi olla erityisen hyödyllinen naisille, joiden munasarjat ovat vaurioituneet syövän hoidon takia, tutkijat sanoivat.
3D-tulostustekniikkaa käyttämällä tutkijat loivat hienostuneen, gelatiinista valmistetun huokoisen telineen. (Gelatiini on eräänlainen kollageeni, luonnollinen proteiini, jota löytyy ihmiskehosta suurina määrinä.) Sen jälkeen rakenne asutettiin toisen hiiren munasarjasoluilla. Tutkijat kokeilivat erilaisia huokosmuotoja ennen laskeutumista tiettyyn muotoon, mikä tarjosi oikean määrän tukea munasarjasoluille.
Kokeilu oli menestys: implantoidut solut alkoivat käyttäytyä kuin luonnollisten terveiden munasarjojen solut, tuottaen lopulta hormoneja, jotka ohjaavat hiiren lisääntymisjaksoa. ja mahdollistaa sen tulla raskaaksi.
Asuintalo
Ensimmäinen 3D-painettu asuintalo rakennettiin alle 24 tunnissa Moskovan esikaupunkialueelle maaliskuussa. Studiomaisen 400 neliömetrin (37 neliömetrin) kodin seinät painettiin käyttämällä Moskovan pääkonttorin aloittavan Apis Corin kehittämää liikkuvaa 3D-tulostinta.
Myöhemmin manuaalisesti koottavien yksittäisten betonilevyjen tulostamisen sijasta 3D-tulostin painoi seinät ja väliseinät yhdeksi täysin kytkettynä rakenteena, mikä mahdollistaa talon epätavallisen pyöreän muodon.
Katto, ovet ja ikkunat olivat ainoat komponentit, jotka ihmisten oli asennettava myöhemmin. Prototyyppitalo maksoi noin 10 134 dollaria tai 25 dollaria neliöjalkaa kohti (275 dollaria neliömetriltä). Kehittäjien mukaan kalleimmat komponentit olivat ikkunat ja ovet.
Yhtiö uskoo, että 3D-tulostus voisi tehdä rakentamisesta paitsi huomattavasti nopeamman myös ympäristöystävällisemmän.
Lasi talo
Lasi, materiaali, jota ihmiskunta on käyttänyt muinaisen Egyptin jälkeen, on kestänyt pitkään 3D-tulostusta. Tämä johtuu siitä, että materiaali on käsiteltävä lämmitettävä erittäin korkeisiin lämpötiloihin, jotka ovat jopa 1 832 Fahrenheit-astetta (1 000 Celsius-astetta). Vaikka on olemassa monimutkaisia teollisia 3D-tulostimia, jotka voivat kuumentaa materiaalit erittäin korkeisiin lämpötiloihin lasereilla, kun niitä käytetään lasilla, tuloksena oleva tuote oli melko raikas ja käyttökelvoton.
Tutkijat Saksan Karlsruhen teknillisestä instituutista Eggenstein-Leopoldshafenissa ratkaisivat ongelman uudella tekniikalla, joka mahdollistaa monimutkaisten lasirakenteiden luomisen tavanomaisella 3D-tulostimella - ilman laserlämmitystä.
Lähtöaineena insinöörit käyttivät ns. Nestemäistä lasia - piidioksidin nanohiukkasten seosta, josta lasimateriaali on valmistettu - dispergoituna akryyliliuokseen. Esine tulostetaan 3D-muodossa ja altistetaan sitten UV-valolle, joka kovettaa materiaalin eräänlaiseksi muoviksi, kuten akryylilasiksi. Sitten esine lämmitetään noin 2 372 asteeseen F (1 300 astetta C), polttamalla muovi pois ja sulatettaessa piidioksidinanohiukkaset sileäksi, läpinäkyväksi lasirakenteeksi.
Juusto
Toisin kuin lasi, juusto voidaan sulattaa helposti. Joten ei ole yllättävää, että tutkijat näkivät maitotuotteen ihanteellisena ehdokkaana 3D-tulostusta koskeviin kokeisiin ruuan kanssa.
Ryhmä tutkijaryhmää elintarvike- ja ravintotieteiden laitoksesta University College Corkissa Irlannissa käytti sekoitusta, joka on samanlainen kuin jalostetun juuston valmistuksessa, ja puristi sen 3D-tulostimen suuttimen läpi "uuden" jalostetun tyypin valmistamiseksi. juusto.
Seos kuumennettiin 167 asteeseen Fahrenheit (75 celsiusastetta) 12 minuutin ajan, ja sitten se johdettiin 3D-tulostimen läpi kahdella eri suulakepuristusnopeudella. (Suulakepuristusnopeus on nopeus, jolla tulostin työntää sulanut juusto ruiskun läpi.)
Sulatettu juusto sisältää sekoituksen aineosista, mukaan lukien emulgointiaineet, tyydyttyneet kasviöljyt, ylimääräinen suola, elintarvikevärit, hera ja sokeri. Se ei ehkä ole juuri terveellisin juustolaji, joten ei ole selvää, saisiko uusi herkku ravitsemusterapeutin hyväksynnän.
Tutkijoiden kannalta 3D-painettu juusto oli silti menestys. Se oli 45–49 prosenttia pehmeämpää kuin käsittelemätön jalostettu juusto, hieman tummempi, hieman kevyempi ja juoksevampaa sulaessa. Tutkimus ei antanut johtopäätöksiä mausta.
Elämättömät vauvanukit
Hollantilaiset tutkijat ovat 3D-tulostaneet todellisina tuntuvia vauvoja. He toivovat parantavansa vastasyntyneiden kanssa työskentelevien lääkäreiden koulutusmenetelmiä.
Nykyisin lääkäreiden koulutukseen käytettävät vauvojennukit ovat liian mekaanisia eivätkä tarjoa todellista tunnetta hoidettaessa herkkää lasta, johtava tutkija Mark Thielen, Alankomaissa sijaitsevan Eindhovenin teknillisen yliopiston lääketieteellisen suunnittelun insinööri, kertoi Live Science: lle. maaliskuussa.
3D-tulostus antoi Thielenille ja hänen tiimilleen mahdollisuuden luoda anatomisesti tarkkoja nuket, jotka sisältävät realistisia sisäelimiä. Korkeimman tarkkuuden saavuttamiseksi tutkijat käyttivät vastasyntyneiden elinten MRI-skannauksia, jotka myöhemmin tulostettiin erittäin yksityiskohtaisella tasolla. Esimerkiksi 3D-tulostettu sydän sisältäisi yksityiskohtaiset toimivat venttiilit. Nukkeilla on jopa verimaista nestettä, joka kiertää suonissaan.
Tavoitteena on tarjota korkeatasoista realistista kosketuspalautetta kliinisissä interventioissa mannekeneille, Thielen sanoi. Toisin sanoen, kun kirurgit liikuttavat nuken osaa tai kohdistavat painetta tietylle alueelle, se tuntuu ja liikkuu kuin todellinen asia.
Katse
Hollantilaiset tutkijat ovat luoneet 3D-painetut silmät, joiden avulla lapset, jotka ovat syntyneet ilman kunnolla kehittyneitä silmiä, näyttävät suhteellisen normaalilta. Valitettavasti 3D-tulostetut silmäproteesit eivät anna lapsille mahdollisuutta nähdä.
Noin 30 jokaisesta 100 000 lapsesta syntyy olosuhteissa, joita kutsutaan mikroftalmiaksi ja anoftalmiksi, mikä tarkoittaa, että heidän silmänsä puuttuvat kokonaan tai ovat alikehittyneet. Seurauksena on, että heidän silmäpistokkeista puuttuu rakenteellinen tuki, jota he tarvitsevat lasten kasvojen kehittymiseen normaalilla tavalla.
Jos aikuinen menettää silmän, hänelle annetaan pysyvä silmäproteesi. Tämä ei ole kuitenkaan mahdollista lapsilla, jotka kasvavat erittäin nopeasti, etenkin elämänsä ensimmäisinä kuukausina ja vuosina.
Väliaikaisten tukirakenteiden, joita kutsutaan konformereiksi, 3D-tulostaminen voidaan tehdä nopeasti, halvalla ja erittäin tarkalla koossa, tutkijat kertoivat.
Tämä on erittäin tärkeää, koska ilman silmää pistorasian ympärillä olevasta luusta ei ole asianmukaista stimulaatiota ja kasvot eivät ole luonnollisen näköisiä.
Konformeerit on jo testattu pienessä viiden lapsen ryhmässä toukokuusta alkaen.
Kiipeilyrobotti
Robotti, jolla on pehmeät kumiset 3D-painetut jalat, osoitti erinomaiset kykynsä valloittaa karkea maastoa - tehtävä, joka yleensä halvauttaa perinteiset robotit.
Kalifornian yliopiston San Diegon insinöörit suunnittelivat robotin jalat digitaalisesti ja mallittivat sen suorituskyvyn ja käyttäytymisen erilaisissa tilanteissa - esimerkiksi pehmeälle, hiekkaiselle pinnalle, kapeissa tiloissa tai kiipetellen kivien yli.
Lopulta he valitsivat mallin, joka koostui kolmesta kytketystä spiraalimaisesta putkesta, jotka ovat sisällä onttoja ja valmistettu pehmeiden ja jäykien materiaalien yhdistelmästä.
Astuessaan askeleen jalat testaavat ympäröivän maaston ja säätyvät sitten välittömästi männien läpi, jotka täyttyvät tietyssä järjestyksessä ja määrittävät robotin liikkeen.
Suunnittelun uutuus insinöörien mukaan on se, että robotin jalat voivat taipua kaikkiin mahdollisiin suuntiin.
"Naurua"
Ensimmäinen taideteos luotiin avaruudessa tämän vuoden helmikuussa käyttämällä 3D-tulostinta kansainvälisellä avaruusasemalla.
Teos edustaa ihmisen naurua, ja se on luotu yhteistyössä israelilaisen taiteilijan Eyal Geverin ja kalifornialaisen Made In Space -yrityksen kanssa osana projektia, jonka nimi on #Laugh.
Avaruusharrastajia kutsuttiin osallistumaan avaruustaideteoksen luomiseen sovelluksen avulla, joka kaappaa käyttäjien naurun ja muuntaa siitä digitaalisen 3D-mallin, joka muistuttaa tähtiä.
Yli 100 000 ihmistä osallistui naurunsa projektiin, joka aloitettiin joulukuussa 2016. Sovelluksen käyttäjät valitsivat sitten parhaan naurutähden, joka perustui Las Vegasin Naughtia Jane Stankon nauruun. Myöhemmin malli säteitettiin ISS: lle ja tulostetaan 3D: llä koneelle, jota yleensä käytetään varaosien valmistukseen.
Mikro-kamera
Saksalaiset tutkijat loivat 3D-tulostuksen avulla mikrokameran, jota voitiin käyttää miniatyyri droneissa ja roboteissa tai kirurgisissa endoskoopeissa.
Kamera tarjoaa kotkisilmäkuvan - kyky nähdä kaukaiset esineet selvästi ja samalla olla tietoinen ääreisnäkymissä tapahtuvasta.
Laitteen luomiseksi Stuttgartin yliopiston teknisen optiikan instituutin insinöörit painottivat neljään linssiin liittyviä klustereita kuvan havaitsemispiirille käyttämällä femtosekunnin laserkirjoitusta kutsuttua tekniikkaa.
Pienoislinssit vaihtelevat laajasta kapeisiin ja matalasta korkeaan resoluutioon. Tämä rakenne mahdollistaa kuvien yhdistämisen härän silmän muotoon terävällä kuvan keskellä, samanlainen kuin kotkat näkevät.
Neljä linssiä voidaan pienentää niin pieneksi kuin 300 mikrometriä 300 mikrometrillä (0,012 tuumaa tai 0,03 senttimetriä molemmilla puolilla) suunnilleen hiekkajyvälle. Mutta tutkijoiden mukaan he saattavat pystyä tekemään laitteesta vielä pienemmän tulevaisuudessa, kun pienempiä siruja tulee saataville.
