Introduktion
3D-udskrivning er ikke nyt i 2017, men i år skubbede forskerne grænserne for den tilsyneladende sci-fi-teknik, udskrivning af objekter, der krævede indviklede detaljer - såsom en naturtro model af et nyfødt og et mikroskopisk kamera - såvel som objekter, der er lavet med materialer, der kan lyde overraskende, inklusive ost og glas.
Læs videre for at få en oversigt over de sejeste og køligste ting, der blev 3D-trykt i 2017.
En hvalpemaske
En 4 måneder gammel Staffordshire bull terrier-hvalp blev den første patient, der brugte en ny 3D-trykt maske til at hjælpe med at komme sig efter alvorlige ansigtskader. Hvalpens højre kindben og kæbenben samt hendes temporomandibular led (leddet, der forbinder kæbenbenet med kraniet), blev brudt, da en anden hund angreb hende.
Hvalpen, der hedder Loca, var heldig, at den ankom til University of California Davis School of Veterinary Medicine, hvor dyrlæger på universitetet havde samarbejdet med kolleger fra UC Davis College of Engineering om udvikling af masken "Exo-K9 Exoskeleton" til hunde . Loca var den ideelle patient til at teste teknologien på.
Først scannede ingeniører Loca's kranium for at designe en tilpasset maske, der derefter blev trykt med en 3D-printer. Masken holdt Locas brudte ansigtsben på plads på samme måde som en rollebesætning holder brudte arm- eller benben. Inden for en måned kunne hvalpen spise hårdt kibble, og en 3-måneders kontrol viste, at det temporomandibulære led helede som forventet.
Mus æggestokke
En kvindemus udstyret med 3D-trykte æggestokke fødte sunde hvalpe i et eksperiment udført på Northwestern University Feinberg School of Medicine i Chicago.
Resultatet blev hyldet som et gennembrud, da det en dag kan føre til nye måder at behandle infertilitet hos mennesker, skønt der er behov for meget mere forskning. Det kunne være særlig nyttigt for kvinder, hvis æggestokke er blevet beskadiget på grund af kræftbehandling, sagde forskerne.
Ved hjælp af 3D-udskrivningsteknologien skabte forskerne et forseggjort porøst stillads lavet af gelatine. (Gelatin er en type kollagen, et naturligt protein, der findes i den menneskelige krop i store mængder.) Strukturen blev derefter befolket med ovarieceller fra en anden mus. Forskerne testede forskellige former af porer, før de landede på den bestemte form, der gav den rigtige mængde støtte til æggestokkens celler.
Eksperimentet var en succes: De implanterede celler begyndte at opføre sig, som celler i naturlige sunde æggestokke ville, og til sidst producerede hormoner, der driver musens reproduktionscyklus. og gør det muligt for det at blive gravid.
Et beboelseshus
Det første 3D-trykte bolighus blev bygget på mindre end 24 timer i forstæderne i Moskva i marts. Væggene i det studie-lignende 400 kvadratmeter store hjem blev trykt ved hjælp af en mobil konstruktion 3D-printer udviklet af Moskva-hovedkvarterets opstart Apis Cor.
I stedet for at udskrive individuelle betonplader, der senere skulle samles manuelt, udskrev 3D-printeren væggene og skillevægterne som en fuldt forbundet forbindelse, hvilket muliggør husets usædvanlige runde form.
Tag, døre og vinduer var de eneste komponenter, der efterfølgende skulle installeres af menneskelige arbejdere. Prototypehuset kostede omkring $ 10.134, eller $ 25 per kvadratfod ($ 275 per kvadratmeter). De mest dyre komponenter ifølge udviklerne var vinduer og døre.
Virksomheden mener, at 3D-udskrivning kunne gøre konstruktion ikke kun betydeligt hurtigere, men også mere miljøvenlig.
Hus af glas
Glas, et materiale, der er brugt af menneskeheden siden det gamle Egypten, har længe modstået 3D-udskrivning. Dette skyldes, at materialet, der skal behandles, opvarmes til ekstremt høje temperaturer på op til 1.832 grader Fahrenheit (1.000 grader Celsius). Selvom der findes komplekse industrielle 3D-printere, der kan opvarme materialer til meget høje temperaturer ved hjælp af lasere, når de blev brugt på glas, var det resulterende produkt ret løbende og ubrugeligt.
Forskere fra Tysklands Karlsruhe Teknologiske Institut i Eggenstein-Leopoldshafen løste problemet med en ny teknik, der gør det muligt at skabe komplekse glasstrukturer med en konventionel 3D-printer - uden behov for laseropvarmning.
Som udgangsmateriale brugte ingeniørerne såkaldt flydende glas - en blanding af nanopartikler af silica, materialeglaset er lavet af - dispergeret i en akrylopløsning. Et objekt er 3D-trykt og derefter udsat for UV-lys, der hærder materialet til en slags plast som akrylglas. Derefter opvarmes genstanden til ca. 2.372 grader F (1.300 grader C), brænder plasten væk og smelter silicananopartikler sammen til en glat, gennemsigtig glasstruktur.
Ost
I modsætning til glas kan ost let smeltes. Så det er ikke en overraskelse, at forskere så mejeriproduktet som en ideel kandidat til 3D-trykeksperimenter med mad.
Et team af forskere fra School of Food and Nutritional Sciences ved University College Cork i Irland brugte en blanding, der svarer til den, der blev brugt til fremstilling af forarbejdet ost og sprøjtede den gennem en dyse i en 3D-printer for at skabe en "ny" slags forarbejdet ost.
Blandingen blev opvarmet til 167 grader Fahrenheit (75 grader Celsius) i 12 minutter og kørte derefter gennem 3D-printeren ved to forskellige ekstruderingshastigheder. (Ekstruderingshastigheden er den hastighed, hvormed printeren skubber den smeltede ost ud gennem sprøjten.)
Forarbejdet ost indeholder en blanding af ingredienser, herunder emulgatorer, mættede vegetabilske olier, ekstra salt, madfarve, valle og sukker. Det er måske ikke nøjagtigt den sundeste type ost, så det er ikke klart, om den nye godbid ville modtage en ernæringseksperter godkendelse.
Fra forskernes perspektiv var den 3D-trykte ost stadig en succes. Det var 45 procent til 49 procent blødere end ubehandlet forarbejdet ost, lidt mørkere i farven, lidt fjedere og mere flydende, når den smeltede. Undersøgelsen gav ingen konklusioner om smag.
Livsrige babydukker
Babyer der føles som ægte er 3D-trykt af hollandske forskere, der håber at forbedre træningsmetoder for læger, der arbejder med nyfødte.
Babydukker, der i øjeblikket bruges til lægeruddannelse, er for mekaniske og giver ikke den virkelige fornemmelse af at behandle et skrøbeligt spædbarn, fortalte hovedforsker Mark Thielen, en medicinsk designingeniør ved Eindhoven University of Technology i Holland, til Live Science i marts.
3D-udskrivning gjorde Thielen og hans team i stand til at skabe anatomisk nøjagtige manikiner, der inkluderer realistiske indre organer. For at opnå det højeste niveau af nøjagtighed brugte forskerne MR-scanninger af nyfødte organer, der efterfølgende blev udskrevet med et højt detaljeringsniveau. For eksempel vil et 3D-trykt hjerte omfatte detaljerede, arbejdsventiler. Manikinerne har endda blodlignende væske, der cirkulerer i deres årer.
Målet er at give et højt niveau af realistisk taktil feedback, når der udføres kliniske indgreb på manikiner, sagde Thielen. Med andre ord, når kirurger flytter en del af dukken eller lægger pres på et bestemt område, føles det og bevæger sig som den rigtige ting.
Øjne
3D-trykte øjne er skabt af hollandske forskere, der kan hjælpe børn, der er født uden ordentligt udviklede øjne, ser relativt normale ud. Desværre giver de 3D-trykte øjeproteser ikke børnene evnen til at se.
Cirka 30 ud af hver 100.000 børn fødes med tilstande kaldet mikrophthalmia og anophthalmia, hvilket betyder, at deres øjne enten mangler helt eller underudvikles. Som et resultat mangler deres øjenkontakter den strukturelle støtte, de har brug for, for at børnenes ansigter kan udvikle sig på en normal måde.
Hvis en voksen mister øjet, får de permanent øjenprotese. Dette er dog ikke muligt hos børn, der vokser meget hurtigt, især i de første måneder og år af deres liv.
3D-udskrivning af midlertidige understøttende strukturer, kaldet konformere, kan udføres hurtigt, billigt og i en række meget præcise størrelser, siger forskerne.
Dette er ekstremt vigtigt, da knoglen omkring stikket uden øjet mangler ordentlig stimulering, og ansigtet ikke udvikler sig naturligt.
Konformerne er allerede testet på en lille gruppe på fem børn fra maj.
En klatrestativ robot
En robot med bløde gummiagtige 3D-trykte ben demonstrerede dens fremragende evner til at erobre ujævnt terræn, en opgave, der normalt lammer traditionelle robotter.
Ingeniører fra University of California, San Diego, designede robotens ben digitalt og modellerede dens ydeevne og opførsel i forskellige situationer - for eksempel på en blød, sandet overflade, i smalle rum eller når man klatrer over klipper.
De valgte til sidst et design, der bestod af tre tilsluttede spirallignende rør, der er hule indeni og lavet af en kombination af bløde og stive materialer.
Når de tager et skridt, tester benene det omgivende terræn og justeres derefter øjeblikkeligt gennem stempler, der blæses op i en bestemt rækkefølge og bestemmer robotens gang.
Ifølge nyhederne er designets nyhed, at robotens ben kan bøjes i alle mulige retninger.
"Latter"
Det første stykke kunst nogensinde blev skabt i rummet i februar i år ved hjælp af en 3D-printer ombord på den internationale rumstation.
Kunstværket repræsenterer menneskelig latter og blev skabt i et samarbejde mellem den israelske kunstner Eyal Gever og det Californien-baserede firma Made In Space som en del af projektet kaldet #Laugh.
Rumentusiaster blev inviteret til at deltage i oprettelsen af stykke rumkunst via en app, der fanger brugernes latter og forvandler den til en digital 3D-model, der ligner en stjerne.
Mere end 100.000 mennesker bidrog med deres latter til projektet, der startede i december 2016. App-brugere valgte derefter den bedste latterstjerne, som var baseret på latter fra Naughtia Jane Stanko fra Las Vegas. Designet blev efterfølgende strålet til ISS og 3D-trykt på en maskine, der normalt bruges til fremstilling af reservedele.
Mikro-kamera
Et mikrokamera, der kunne bruges på miniature droner og robotter eller kirurgiske endoskoper blev oprettet af tyske forskere ved hjælp af 3D-udskrivning.
Kameraet giver ørne-øje-syn - evnen til at se fjerne objekter tydeligt og samtidig være opmærksom på, hvad der foregår i perifert syn.
For at oprette enheden trykte ingeniører fra Institute of Technical Optics ved University of Stuttgart i Tyskland klynger af fire linser på en billedsensor-chip ved hjælp af en teknik kaldet femtosecond laserskrivning.
Miniaturlinser spænder fra brede til smalle og fra lav til høj opløsning. Denne struktur gør det muligt at kombinere billeder i en bull-eye-form med et skarpt billede i midten, svarende til hvordan ørne ser.
De fire linser kan nedskaleres til så små som 300 mikrometer ved 300 mikrometer (0,012 tommer, eller 0,03 centimeter, på hver side), omtrent på størrelse med et sandkorn. Men forskerne siger, at de muligvis kan gøre enheden endnu mindre i fremtiden, når mindre chips bliver tilgængelige.
