Introduksjon
3D-utskrift er ikke nytt for 2017, men i år presset forskere grensene for den tilsynelatende sci-fi-teknikken, og skrev ut objekter som krevde intrikate detaljer - for eksempel en naturtro modell av et nyfødt og et mikroskopisk kamera - samt gjenstander laget med materialer som kan høres overraskende ut, inkludert ost og glass.
Les videre for en oppsummering av de kuleste og kuleste tingene som ble 3D-trykt i 2017.
En valpemaske
En 4 måneder gammel Staffordshire bull terrier-valp ble den første pasienten som brukte en ny 3D-trykt maske for å hjelpe til med utvinning etter alvorlige ansiktsskader. Valpens høyre kinnben og kjeveben, samt hennes temporomandibular ledd (leddet som kobler kjevebenet til skallen), ble brukket da en annen hund angrep henne.
Valpen, som het Loca, var heldig at den ankom University of California Davis School of Veterinary Medicine, hvor veterinærer ved universitetet hadde samarbeidet med kolleger fra UC Davis College of Engineering om å utvikle masken "Exo-K9 Exoskeleton" for hunder . Loca var den ideelle pasienten å teste teknologien på.
Først skannet ingeniører Locas hodeskalle for å designe en tilpasset maske, som deretter ble skrevet ut med en 3D-skriver. Masken holdt Locas oppsprukkede ansiktsben på plass på samme måte som en rollebesetning holder brukket arm- eller benbein. I løpet av en måned kunne valpen spise hardt kibble, og en 3-måneders kontroll viste at det temporomandibular leddet var legende som forventet.
Mus eggstokkene
En kvinnelig mus utstyrt med 3D-trykte eggstokker fødte sunne unger i et eksperiment utført ved Northwestern University Feinberg School of Medicine i Chicago.
Resultatet ble hyllet som et gjennombrudd, ettersom det en dag kan føre til nye måter å behandle infertilitet hos mennesker, selv om mye mer forskning er nødvendig. Det kan være spesielt nyttig for kvinner hvis eggstokkene er blitt skadet på grunn av kreftbehandling, sa forskerne.
Ved hjelp av 3D-utskriftsteknologien opprettet forskerne et forseggjort porøst stillas laget av gelatin. (Gelatin er en type kollagen, et naturlig protein som finnes i menneskekroppen i store mengder.) Strukturen ble deretter befolket med eggstokkceller fra en annen mus. Forskerne testet forskjellige former av porer før de landet på den spesielle formen som ga riktig mengde støtte til eggstokkcellene.
Eksperimentet var en suksess: De implanterte cellene begynte å oppføre seg som celler i naturlige sunne eggstokker, og til slutt produserte hormoner som styrer musens reproduksjonssyklus. og slik at den kan bli gravid.
Et bolighus
Det første 3D-trykte bolighuset ble bygget på mindre enn 24 timer i forstedene til Moskva i mars. Veggene i det studiolignende 400 kvadratmeter store huset ble trykt med en mobil konstruksjon 3D-skriver utviklet av Moskva-hovedkvarteret oppstart Apis Cor.
I stedet for å trykke ut individuelle betongplater som senere skulle manuelt settes sammen, trykte 3D-skriveren veggene og partisjonene som en helt tilkoblet struktur, noe som muliggjorde husets uvanlige runde form.
Tak, dører og vinduer var de eneste komponentene som senere måtte installeres av menneskelige arbeidere. Prototyphuset koster omtrent $ 10 1344, eller $ 25 per kvadratfot ($ 275 per kvadratmeter). De dyreste komponentene, ifølge utviklerne, var vinduene og dørene.
Selskapet mener at 3D-utskrift kan gjøre konstruksjon ikke bare betydelig raskere, men også mer miljøvennlig.
Hus av glass
Glass, et materiale som er brukt av menneskeheten siden det gamle Egypt, har lenge motstået 3D-utskrift. Dette er fordi materialet må varmes opp til ekstremt høye temperaturer på opptil 1 832 grader Fahrenheit for å bli behandlet. Selv om det finnes komplekse industrielle 3D-skrivere som kan varme opp materialer til veldig høye temperaturer ved bruk av lasere, når de brukes på glass, var det resulterende produktet ganske løpende og ubrukelig.
Forskere fra Tysklands Karlsruhe teknologiske institutt i Eggenstein-Leopoldshafen løste problemet med en ny teknikk som gjør det mulig å lage komplekse glassstrukturer med en konvensjonell 3D-printer - uten laseroppvarming.
Som et utgangsmateriale brukte ingeniørene såkalt flytende glass - en blanding av nanopartikler av silika, materialglasset er laget av - dispergert i en akryloppløsning. Et objekt er 3D-trykt og deretter utsatt for UV-lys, som herder materialet til en slags plast som akrylglass. Deretter varmes gjenstanden opp til ca. 2300 grader F, brenner bort plasten og smelter sammen silikananpartiklene til en jevn, gjennomsiktig glassstruktur.
Ost
I motsetning til glass, kan ost smeltes lett. Så det er ikke en overraskelse at forskere så meieriproduktet som en ideell kandidat for 3D-utskriftforsøk med mat.
Et team av forskere fra School of Food and Nutritional Sciences ved University College Cork i Irland brukte en blanding som er lik den som ble brukt til å lage bearbeidet ost og sprutet den gjennom en munnstykke av en 3D-printer for å lage en "ny" behandlet type ost.
Blandingen ble oppvarmet til 167 grader Fahrenheit (75 grader Celsius) i 12 minutter, og deretter kjørt gjennom 3D-skriveren med to forskjellige ekstruderingshastigheter. (Ekstruderingshastigheten er hastigheten som skriveren skyver den smeltede osten ut gjennom sprøyten.)
Bearbeidet ost inneholder en blanding av ingredienser, inkludert emulgatorer, mettede vegetabilske oljer, ekstra salt, konditorfarge, myse og sukker. Det er kanskje ikke akkurat den sunneste typen ost, så det er ikke klart om den nye godbiten vil få en ernæringsfysiologs godkjenning.
Fra forskernes perspektiv var den 3D-trykte osten likevel en suksess. Den var 45 til 49 prosent mykere enn ubehandlet bearbeidet ost, litt mørkere i fargen, litt fjærere og mer flytende når den smeltet. Studien ga ingen konklusjoner om smak.
Livsaktige babydukker
Babyer som føles som ekte er blitt 3D-trykt av nederlandske forskere, som håper å forbedre opplæringsmetoder for leger som jobber med nyfødte.
Babymanikinene som for tiden brukes til legetrening er for mekaniske og gir ikke den virkelige følelsen av å behandle et skjørt spedbarn, fortalte hovedforsker Mark Thielen, medisinsk designingeniør ved Eindhoven University of Technology i Nederland, til Live Science i mars.
3D-utskrift gjorde Thielen og teamet hans i stand til å lage anatomisk nøyaktige manikiner som inkluderer realistiske indre organer. For å oppnå det høyeste nivå av nøyaktighet, brukte forskerne MR-skanninger av nyfødte organer som deretter ble skrevet ut med et høyt detaljnivå. For eksempel vil et 3D-trykt hjerte inkludere detaljerte, arbeidsventiler. Manikinene har til og med blodlignende væske som sirkulerer i venene.
Målet er å gi et høyt nivå av realistisk taktil tilbakemelding når du utfører kliniske inngrep på manikiner, sa Thielen. Med andre ord, når kirurger flytter en del av dukken eller legger press på et bestemt område, føles og beveger det seg som den virkelige tingen.
øyne
3D-trykte øyne er laget av nederlandske forskere som kan hjelpe barn født uten riktig utviklede øyne å se relativt normale ut. Dessverre vil ikke de 3D-trykte øyeprotesene gi barna muligheten til å se.
Rundt 30 av hver 100 000 barn blir født med tilstander som kalles mikroftalmi og anoftalmi, noe som betyr at øynene deres enten mangler helt eller underutvikles. Som et resultat mangler øyehullene den strukturelle støtten de trenger for at barnas ansikter skal utvikle seg på en normal måte.
Hvis en voksen mister øye, vil de få permanent øyeprotese. Dette er imidlertid ikke mulig hos barn som vokser veldig raskt, spesielt de første månedene og årene av livet.
3D-utskrift av midlertidige støttestrukturer, kalt konformer, kan gjøres raskt, billig og i en rekke veldig presise størrelser, sa forskerne.
Dette er ekstremt viktig ettersom beinet rundt stikkontakten uten øyet mangler skikkelig stimulering og ansiktet ikke utvikler naturlige forhold.
Konformerne er allerede testet på en liten gruppe på fem barn fra og med mai.
En fjellklatrerobot
En robot med myke, gummiaktig 3D-trykte ben demonstrerte sine ypperlige evner til å erobre ulendt terreng, en oppgave som vanligvis lammer tradisjonelle roboter.
Ingeniører fra University of California, San Diego, tegnet robotens ben digitalt og modellerte sin ytelse og oppførsel i forskjellige situasjoner - for eksempel på en myk, sand overflate, i trange rom eller når du klatrer over steiner.
De valgte etter hvert en design som besto av tre tilkoblede spirallignende rør som er hule inni og laget av en kombinasjon av myke og stive materialer.
Mens de tar et skritt, tester bena det omkringliggende terrenget og justeres deretter øyeblikkelig gjennom stempler som blåses opp i en viss rekkefølge og bestemmer robotens gang.
Nyheten i designen, ifølge ingeniørene, er det faktum at robotens ben kan bøye seg i alle mulige retninger.
"Latter"
Det første kunstverket som ble laget noensinne ble skapt i verdensrommet i februar i år ved hjelp av en 3D-skriver ombord den internasjonale romstasjonen.
Kunstverket representerer menneskelig latter, og ble opprettet i et samarbeid mellom den israelske kunstneren Eyal Gever og det California-baserte selskapet Made In Space som en del av prosjektet kalt #Laugh.
Romentusiaster ble invitert til å delta i etableringen av romkunststykket via en app som fanger brukernes latter og gjør den til en digital 3D-modell som ligner en stjerne.
Mer enn 100 000 mennesker bidro med latteren til prosjektet, som startet i desember 2016. App-brukerne valgte da den beste latterstjernen, som var basert på latteren til Naughtia Jane Stanko fra Las Vegas. Designet ble deretter strålt til ISS og 3D-trykt på en maskin som vanligvis brukes til å lage reservedeler.
Micro-kamera
Et mikrokamera som kan brukes på miniatyr-droner og roboter eller kirurgiske endoskop ble laget av tyske forskere ved hjelp av 3D-utskrift.
Kameraet gir synet med ørneøyne - muligheten til å se fjerne objekter tydelig mens de samtidig er klar over hva som skjer i perifert syn.
For å lage enheten trykte ingeniører fra Institute of Technical Optics ved University of Stuttgart i Tyskland klynger av fire linser på en bildesensorbrikke ved hjelp av en teknikk som kalles femtosecond laserskriving.
Miniatyrlinsene spenner fra brede til smale og fra lav til høy oppløsning. Denne strukturen gjør det mulig å kombinere bilder til en okse-form med et skarpt bilde i sentrum, ligner på hvordan ørnene ser.
De fire linsene kan skaleres ned til så små som 300 mikrometer med 300 mikrometer (0,012 tommer, eller 0,03 centimeter, på hver side), omtrent på størrelse med et sandkorn. Men forskerne sier at de kanskje vil kunne gjøre enheten enda mindre i fremtiden når mindre brikker blir tilgjengelige.
