Вступ
3D-друк не є новим для 2017 року, але цього року дослідники розсунули межі начебто науково-фантастичної техніки, друкуючи предмети, які вимагають складних деталей - наприклад, реалістичну модель новонародженого та мікроскопічну камеру - а також предмети, зроблені з матеріалами, які можуть здатися дивовижними, включаючи сир та скло.
Читайте докладніше про круті та найкрутіші речі, які були надруковані 3D-версією у 2017 році.
Маска для цуценят
4-місячний щеня стаффордширського бультер'єра став першим пацієнтом, який застосував нову маску з 3D-принтом, щоб допомогти відновитись після серйозних травм обличчя. Права скула і щелепна кістка щеняти, а також її скронево-нижньощелепний суглоб (суглоб, який з'єднує щелепну кістку з черепом) були переламані, коли інша собака напала на неї.
Цуценю на ім'я Лока пощастило, що він прибув до Каліфорнійської школи ветеринарної медицини в Девісі, де ветеринари університету співпрацювали з колегами з інженерного коледжу Девіса Університету над розробкою маски для собак "Exo-K9 Exoskeleton". . Лока був ідеальним пацієнтом для перевірки технології.
По-перше, інженери відсканували череп Локи, щоб створити підганяну маску, яку потім надрукували за допомогою 3D-принтера. Маска тримала переломані локальні кістки Лока на місці так само, як у лицьовій частині тримаються переломи кісток руки або ноги. Протягом місяця цуценя могло їсти жорстку кісточку, а 3-місячний огляд показав, що скронево-нижньощелепний суглоб заживає так, як очікувалося.
Яєчники миші
В експерименті, проведеному в Медичній школі Фейнберга Північно-Західного університету в Чикаго, жінка-миша, оснащена 3D-друкованими яєчниками, народила здорових щенят.
Результат був визнаний проривом, оскільки, можливо, одного дня це призведе до нових способів лікування безпліддя у людей, хоча ще багато необхідних досліджень. Це може бути особливо корисно жінкам, у яких яєчники були пошкоджені через лікування раку, вважають дослідники.
Використовуючи технологію 3D-друку, дослідники створили складний пористий ешафот з желатину. (Желатин - це тип колагену, природний білок, який міститься у людському організмі у великих кількостях.) Потім структура була заселена клітинами яєчників у іншої миші. Дослідники випробовували різні форми пор перед посадкою на ту конкретну форму, яка забезпечувала потрібну кількість підтримки яєчникових клітин.
Експеримент мав успіх: імплантовані клітини почали вести себе так, як клітини в природних здорових яєчниках, врешті-решт, виробляють гормони, які керують циклом розмноження миші. і дозволяє їй завагітніти.
Житловий будинок
Перший житловий будинок із 3D-друком був побудований менш ніж за 24 години в передмісті Москви у березні. Стіни будинку, що нагадує студію на 400 квадратних футів (37 квадратних метрів), були надруковані за допомогою мобільного будівельного 3D-принтера, розробленого московським стартапом Apis Cor.
Замість друку окремих бетонних панелей, які згодом збиратимуться вручну, 3D-принтер надрукував стіни та перегородки як єдину повністю з'єднану конструкцію, що дозволило отримати незвичайну круглу форму будинку.
Дах, двері та вікна були єдиними компонентами, які мали бути встановлені згодом людьми. Будинок-прототип коштував близько 10 134 доларів, або 25 доларів за квадратний фут (275 доларів за квадратний метр). Найдорожчими компонентами, на думку розробників, були вікна та двері.
Компанія вважає, що 3D-друк може зробити будівництво не тільки значно швидшим, але й більш екологічним.
Будинок зі скла
Скло - матеріал, який людство використовувало ще з давнього Єгипту, давно протистояв 3D-друку. Це тому, що, щоб його обробити, матеріал потрібно нагрівати до надзвичайно високих температур до 1832 градусів за Фаренгейтом (1000 градусів Цельсія). Хоча існують складні промислові 3D-принтери, які можуть нагрівати матеріали до дуже високих температур за допомогою лазерів, при використанні на склі отриманий продукт був досить курсовим і непридатним для використання.
Дослідники з Німецького технологічного інституту Карлсруе в Еггенштейн-Леопольдсхафен вирішили проблему новою технікою, яка дозволяє створювати складні скляні конструкції за допомогою звичайного 3D-принтера - без необхідності лазерного нагріву.
В якості вихідного матеріалу інженери використовували так зване рідке скло - суміш наночастинок кремнезему, матеріал скла виготовлений з - диспергованого в акриловому розчині. Об'єкт надрукується в 3D-форматі і потім піддається впливу ультрафіолетового світла, який твердіє матеріал у вигляді такого пластику, як акрилове скло. Потім об'єкт нагрівають приблизно до 2372 градусів F (1300 градусів С), випалюючи пластик і з'єднуючи наночастинки кремнезему разом з гладкою прозорою скляною структурою.
Сир
На відміну від склянки, сир можна легко плавити. Тож не дивно, що дослідники бачили молочний продукт ідеальним кандидатом для експериментів із 3D-друком із їжею.
Команда дослідників Школи харчових та харчових наук при Університетському коледжі Корк в Ірландії використала суміш, схожу на ту, яка використовується для виготовлення плавленого сиру, і провела його через насадку 3D-принтера, щоб створити "новий" вид обробленого сир.
Суміш нагрівали до 167 градусів за Фаренгейтом (75 градусів Цельсія) протягом 12 хвилин, а потім пропускали через 3D-принтер при двох різних швидкостях екструзії. (Швидкість екструзії - це швидкість, з якою принтер виштовхує плавлений сир через шприц.)
Плавлений сир містить суміш інгредієнтів, включаючи емульгатори, насичені рослинні олії, зайву сіль, харчові барвники, сироватку та цукор. Це може бути не самий здоровий вид сиру, тому не ясно, чи отримає нове частування печатку дієтолога.
Проте, з точки зору дослідників, сир з 3D-друком мав успіх. Це було на 45 відсотків до 49 відсотків м'якше, ніж необроблений плавлений сир, трохи темнішого кольору, трохи пружиніший і більш рідкий при плавленні. Дослідження не дало жодних висновків щодо смаку.
Реальні дитячі манекени
Діти, які відчувають себе справжніми, були надруковані в 3D-форматі голландськими дослідниками, які сподіваються вдосконалити методи навчання лікарів, які працюють з новонародженими.
Дитячі манекени, які зараз використовуються для навчання лікарів, надто механічні і не забезпечують справжнього відчуття лікування неміцного немовляти, розповів Live Science головний дослідник Марк Тілен, медичний інженер з Ейндховенського технологічного університету в Нідерландах. в березні.
3D-друк дозволив Тілену та його команді створити анатомічно точні манекени, що включають реалістичні внутрішні органи. Для досягнення найвищого рівня точності дослідники використовували МРТ-сканування органів новонароджених, які згодом були роздруковані з високим рівнем деталізації. Наприклад, серце з 3D-друком містило б деталізовані робочі клапани. Манекени навіть мають кровоносну рідину, що циркулює у венах.
Метою є забезпечення високого рівня реалістичного тактильного зворотного зв’язку при проведенні клінічних втручань на манекенах, сказав Тілен. Іншими словами, коли хірурги переміщують частину манекена або чинять тиск на певну ділянку, він відчуває і рухається як справжня річ.
Очі
3D-друковані очі створені голландськими дослідниками, які можуть допомогти дітям, народженим без правильно розвинених очей, виглядати відносно нормально. На жаль, очні протези з 3D-друком не дадуть дітям можливості бачити.
Приблизно 30 з кожних 100 000 дітей народжуються із станами, які називаються мікрофтальмією та анофтальмією, а це означає, що їх очі або зовсім відсутні, або недорозвинені. Як результат, їх очні розетки не мають тієї структурної підтримки, яка їм потрібна, щоб обличчя дітей розвивались нормально.
Якщо доросла людина втратить око, їм дадуть постійний очний протез. Однак це неможливо у дітей, які ростуть дуже швидко, особливо в перші місяці та роки свого життя.
3D-друк тимчасових опорних конструкцій, які називаються конформерами, можна зробити швидко, дешево і в діапазоні дуже точних розмірів, вважають дослідники.
Це надзвичайно важливо, оскільки без ока кістка навколо розетки не має належної стимуляції, а обличчя не має природних розмірів.
Станом на травень конформери вже перевірені на невеликій групі з п'яти дітей.
Скалолазаний робот
Робот з м'якими гумовими ніжками з 3D-принтом продемонстрував свої чудові здібності підкорювати нерівну місцевість - завдання, яке зазвичай паралізує традиційних роботів.
Інженери Каліфорнійського університету, Сан-Дієго, цифровим чином спроектували ноги робота та моделювали його продуктивність та поведінку в різних ситуаціях - наприклад, на м’якій піщаній поверхні, у вузьких просторах або піднімаючись над скелями.
Зрештою вони обрали конструкцію, яка складалася з трьох з'єднаних спіралеподібних трубок, порожніх усередині і виготовлених із комбінації м'яких і жорстких матеріалів.
Коли вони роблять крок, ноги випробовують навколишній місцевість, а потім миттєво регулюються через поршні, які надуваються в певному порядку і визначають ходу робота.
Новизна дизайну, на думку інженерів, полягає в тому, що ноги робота можуть згинатися в усіх можливих напрямках.
"Сміх"
Перший в історії твір мистецтва був створений у космосі у лютому цього року за допомогою 3D-принтера на борту Міжнародної космічної станції.
Витвір мистецтва представляє людський сміх, і він був створений у співпраці ізраїльського художника Ейяла Гевера та каліфорнійської компанії Made In Space в рамках проекту під назвою #Laugh.
Ентузіастів космосу запросили взяти участь у створенні твору космічного мистецтва через додаток, який фіксує сміх користувачів та перетворює його на цифрову 3D-модель, що нагадує зірку.
Понад 100 000 людей внесли свій сміх у проект, який розпочався у грудні 2016 року. Потім користувачі програми обрали найкращу зірку сміху, яка базувалася на сміху Науфтії Джейн Станко з Лас-Вегаса. Згодом дизайн був переданий на МКС і 3D-друк на машині, яка зазвичай використовується для виготовлення запчастин.
Мікрокамера
Мікрокамера, яку можна було використовувати на мініатюрних безпілотниках і роботах або хірургічних ендоскопах, створила німецькі дослідники за допомогою 3D-друку.
Камера забезпечує очний очний погляд - можливість чітко бачити далекі предмети, в той же час усвідомлюючи, що відбувається в периферійному зорі.
Щоб створити пристрій, інженери з Інституту технічної оптики університету Штутгарта в Німеччині надрукували кластери з чотирьох лінз на мікросхема, що сприймає зображення, використовуючи техніку, яку називають фемтосекундним лазерним записом.
Мініатюрні лінзи варіюються від широкого до вузького та від низького до високого дозволу. Ця структура дозволяє поєднувати зображення у форму бичачого очі з чітким зображенням в центрі, подібним до того, як бачать орли.
Чотири лінзи можна зменшити до 300 мікрометрів на 300 мікрометрів (0,012 дюйма або 0,03 сантиметра з кожної сторони), приблизно розміром піщаного зерна. Але дослідники стверджують, що, можливо, в майбутньому пристрій стане ще меншим, коли з'являться менші мікросхеми.
