المقدمة
الطباعة ثلاثية الأبعاد ليست جديدة على عام 2017 ، ولكن هذا العام ، دفع الباحثون حدود تقنية الخيال العلمي على ما يبدو ، وطباعة الأشياء التي تتطلب تفاصيل معقدة - مثل نموذج نابض بالحياة لطفل حديث وكاميرا مجهرية - بالإضافة إلى الأشياء المصنوعة بمواد قد تبدو مفاجئة ، بما في ذلك الجبن والزجاج.
تابع القراءة للحصول على تقرير موجز عن أروع الأشياء وأكثرها روعة والتي تم طبعها في عام 2017.
قناع جرو
أصبح جرو الكلب ثور ستافوردشاير البالغ من العمر 4 أشهر أول مريض يستخدم قناعًا جديدًا مطبوعًا ثلاثي الأبعاد للمساعدة في التعافي من إصابات الوجه الخطيرة. تم كسر عظم الوجنة الأيمن وعظم الفك ، وكذلك مفصلها الصدغي الفكي (المفصل الذي يربط عظم الفك بالجمجمة) عندما هاجمها كلب آخر.
كان الجرو ، واسمه لوكا ، محظوظًا لأنه وصل إلى كلية الطب البيطري بجامعة كاليفورنيا ، حيث كان الأطباء البيطريون في الجامعة يتعاونون مع زملاء من كلية الهندسة بجامعة كاليفورنيا ديفيس في تطوير قناع Exo-K9 Exoskeleton للكلاب . كان Loca هو المريض المثالي لاختبار التكنولوجيا عليه.
أولاً ، قام المهندسون بمسح جمجمة Loca لتصميم قناع مناسب ، والذي تمت طباعته بعد ذلك باستخدام طابعة ثلاثية الأبعاد. ثبت القناع عظام وجه لوكا المكسورة في مكانها بنفس الطريقة التي تحمل بها الجبيرة كسر عظام الذراع أو الساق. في غضون شهر ، يمكن أن يأكل الجرو عشبًا صعبًا ، وأظهر فحص لمدة 3 أشهر أن المفصل الصدغي الفكي يشفي كما هو متوقع.
مبيض الفأر
ولدت فأرة مزودة بمبيضات مطبوعة ثلاثية الأبعاد جروًا صحيًا في تجربة أجريت في كلية الطب بجامعة نورث وسترن فينبرج في شيكاغو.
تم الترحيب بالنتيجة باعتبارها إنجازًا ، لأنها قد تؤدي يومًا ما إلى طرق جديدة لعلاج العقم لدى البشر ، على الرغم من الحاجة إلى مزيد من البحث. وقال الباحثون إنه قد يكون مفيدا بشكل خاص للنساء اللواتي تعرض مبيضهن للتلف بسبب علاج السرطان.
باستخدام تقنية الطباعة ثلاثية الأبعاد ، ابتكر الباحثون سقالة مسامية معقدة مصنوعة من الجيلاتين. (الجيلاتين هو نوع من الكولاجين ، وهو بروتين طبيعي يوجد في جسم الإنسان بكميات كبيرة.) ثم تم ملء الهيكل بخلايا المبيض من فأر آخر. اختبر الباحثون أشكالًا مختلفة من المسام قبل أن يهبطوا على الشكل الخاص الذي قدم المقدار الصحيح من الدعم لخلايا المبيض.
كانت التجربة ناجحة: بدأت الخلايا المزروعة تتصرف كما تفعل الخلايا في المبيضين الصحيين الطبيعيين ، مما يؤدي في النهاية إلى إنتاج هرمونات تدفع دورة تكاثر الفأر. وتمكينها من الحمل.
منزل سكني
تم بناء أول منزل سكني مطبوع ثلاثي الأبعاد في أقل من 24 ساعة في ضواحي موسكو في مارس. تمت طباعة جدران المنزل الذي يشبه الاستوديو على مساحة 400 قدم مربع (37 متر مربع) باستخدام طابعة ثلاثية الأبعاد للبناء المحمول تم تطويرها بواسطة شركة Apis Cor الناشئة في موسكو.
بدلاً من طباعة الألواح الخرسانية الفردية التي سيتم تجميعها يدويًا في وقت لاحق ، قامت الطابعة ثلاثية الأبعاد بطباعة الجدران والأقسام كهيكل واحد متصل بالكامل ، مما يسمح بالشكل الدائري غير المعتاد للمنزل.
كان السقف والأبواب والنوافذ هي المكونات الوحيدة التي يجب تركيبها بعد ذلك من قبل العمال البشريين. تبلغ تكلفة المنزل النموذجي حوالي 10134 دولارًا ، أو 25 دولارًا للقدم المربع (275 دولارًا للمتر المربع). أغلى المكونات ، حسب المطورين ، كانت النوافذ والأبواب.
تعتقد الشركة أن الطباعة ثلاثية الأبعاد يمكن أن تجعل البناء ليس فقط أسرع بكثير ولكن أيضًا أكثر صداقة للبيئة.
بيت الزجاج
لقد قاوم الزجاج ، وهو مادة تستخدمها البشرية منذ مصر القديمة ، الطباعة ثلاثية الأبعاد. وذلك لأنه ، لمعالجتها ، يجب تسخين المواد إلى درجات حرارة عالية للغاية تصل إلى 1،832 درجة فهرنهايت (1،000 درجة مئوية). على الرغم من وجود طابعات ثلاثية الأبعاد صناعية معقدة يمكنها تسخين المواد إلى درجات حرارة عالية جدًا باستخدام الليزر ، عند استخدامها على الزجاج ، كان المنتج الناتج بالطبع غير صالح للاستخدام.
قام باحثون من معهد كارلسروه الألماني للتكنولوجيا في Eggenstein-Leopoldshafen بحل المشكلة بتقنية جديدة تمكن من إنشاء هياكل زجاجية معقدة باستخدام طابعة ثلاثية الأبعاد تقليدية - دون الحاجة إلى التدفئة بالليزر.
كمواد أولية ، استخدم المهندسون ما يسمى بالزجاج السائل - وهو مزيج من الجسيمات النانوية للسليكا ، الزجاج المصنوع من مادة - مشتتة في محلول أكريليك. يتم طباعة كائن ثلاثي الأبعاد ثم تعرضه للأشعة فوق البنفسجية ، والتي تصلب المادة إلى نوع من البلاستيك مثل زجاج الأكريليك. ثم يتم تسخين الجسم إلى حوالي 2372 درجة فهرنهايت (1300 درجة مئوية) ، ويحرق البلاستيك ويدمج الجسيمات النانوية السليكا معًا في هيكل زجاجي سلس وشفاف.
جبنه
على عكس الزجاج ، يمكن إذابة الجبن بسهولة. لذلك ليس من المستغرب أن يرى الباحثون أن منتجات الألبان مرشحة مثالية لتجارب الطباعة ثلاثية الأبعاد مع الطعام.
استخدم فريق من الباحثين من كلية علوم الأغذية والتغذية في University College Cork في أيرلندا مزيجًا مشابهًا للخليط المستخدم في صناعة الجبن المعالج وضخها من خلال فوهة طابعة ثلاثية الأبعاد لإنشاء نوع "جديد" من المعالجة جبنه.
تم تسخين الخليط إلى 167 درجة فهرنهايت (75 درجة مئوية) لمدة 12 دقيقة ، ثم تم تشغيله من خلال الطابعة ثلاثية الأبعاد بمعدلين مختلفين للبثق. (معدل البثق هو السرعة التي تدفع بها الطابعة الجبن المذاب من خلال المحقنة.)
يحتوي الجبن المطبوخ على مزيج من المكونات ، بما في ذلك المستحلبات والزيوت النباتية المشبعة والملح الإضافي وتلوين الطعام ومصل اللبن والسكر. قد لا يكون هذا هو النوع الأكثر صحة من الجبن ، لذلك ليس من الواضح ما إذا كانت الحلوى الجديدة ستحصل على ختم موافقة اختصاصي التغذية.
ومع ذلك ، كان الجبن المطبوع ثلاثي الأبعاد ناجحًا من وجهة نظر الباحثين. كان 45٪ إلى 49٪ أكثر نعومة من الجبن المطبوخ غير المعالج ، ولونه أغمق قليلاً ، وقليل من الربيع وأكثر سلاسة عند الذوبان. لم تقدم الدراسة أي استنتاجات على الذوق.
طفل رضيع نابض بالحياة
تم طبع الأطفال ثلاثي الأبعاد من قبل باحثين هولنديين ، الذين يأملون في تحسين طرق التدريب للأطباء الذين يعملون مع الأطفال حديثي الولادة.
قال الباحث الرئيسي مارك تيلين ، مهندس التصميم الطبي في جامعة ايندهوفن للتكنولوجيا في هولندا ، إن قزم الأطفال المستخدمة حاليًا لتدريب الأطباء ميكانيكية للغاية ولا توفر الإحساس الحقيقي بمعالجة الرضيع الهش. في مارس.
مكنت الطباعة ثلاثية الأبعاد Thielen وفريقه من إنشاء مانيكا دقيقة تشريحيا تتضمن أعضاء داخلية واقعية. لتحقيق أعلى مستوى من الدقة ، استخدم الباحثون عمليات التصوير بالرنين المغناطيسي لأعضاء الأطفال حديثي الولادة التي تم طباعتها لاحقًا بمستوى عالٍ من التفاصيل. على سبيل المثال ، قد يشتمل القلب المطبوع ثلاثي الأبعاد على صمامات عمل مفصلة. تحتوي المانيكان على سوائل شبيهة بالدم تدور في عروقها.
وقال تيلن إن الهدف هو توفير مستوى عال من ردود الفعل اللمسية الواقعية عند إجراء التدخلات السريرية على الرجال. وبعبارة أخرى ، عندما يقوم الجراحون بتحريك جزء من القزم أو الضغط على منطقة معينة ، فإنه يشعر ويتحرك مثل الشيء الحقيقي.
عيون
تم إنشاء عيون مطبوعة ثلاثية الأبعاد من قبل باحثين هولنديين يمكنهم مساعدة الأطفال المولودين بدون عيون مطورة بشكل صحيح على الظهور بشكل طبيعي نسبيًا. لسوء الحظ ، لن تمنح الأطراف الاصطناعية المطبوعة بطباعة ثلاثية الأبعاد الأطفال القدرة على الرؤية.
يولد حوالي 30 من بين كل 100.000 طفل يعانون من حالات تسمى microphthalmia و anophthalmia ، مما يعني أن عيونهم إما مفقودة تمامًا أو متخلفة. ونتيجة لذلك ، تفتقر مآخذ عيونهم إلى الدعم الهيكلي الذي يحتاجون إليه لتتطور وجوه الأطفال بطريقة طبيعية.
إذا فقد شخص بالغ عينه ، فسيتم إعطاؤه بدلة صناعية دائمة للعين. هذا غير ممكن في الأطفال ، الذين ينمون بسرعة كبيرة ، خاصة في الأشهر والسنوات الأولى من حياتهم.
وقال الباحثون إن الطباعة ثلاثية الأبعاد للهياكل الداعمة المؤقتة ، التي تسمى المطاحن ، يمكن إجراؤها بسرعة وبتكلفة منخفضة وفي مجموعة من الأحجام الدقيقة للغاية.
هذا مهم للغاية لأنه بدون العين ، يفتقر العظم حول التجويف إلى التحفيز المناسب ولا يتطور الوجه بنسب طبيعية المظهر.
تم اختبار المطابقين بالفعل على مجموعة صغيرة من خمسة أطفال اعتبارًا من مايو.
روبوت تسلق الصخور
أظهر الروبوت ذو الأرجل المطاطية الناعمة المطبوعة ثلاثية الأبعاد قدراته الرائعة على التغلب على التضاريس الوعرة ، وهي مهمة عادة ما تشل الروبوتات التقليدية.
صمم المهندسون من جامعة كاليفورنيا في سان دييجو أرجل الروبوت رقميًا وصمموا أداءه وسلوكه في مواقف مختلفة - على سبيل المثال ، على سطح رملي ناعم ، في مساحات ضيقة أو عند التسلق فوق الصخور.
اختاروا في نهاية المطاف تصميمًا يتألف من ثلاثة أنابيب تشبه لولبية متصلة مجوفة من الداخل ومصنوعة من مزيج من المواد اللينة والصلبة.
أثناء اتخاذهم خطوة ، تختبر الأرجل التضاريس المحيطة ثم تعدل على الفور ، من خلال المكابس التي تنتفخ بترتيب معين وتحدد مشية الروبوت.
إن حداثة التصميم ، وفقًا للمهندسين ، هي حقيقة أن أرجل الروبوت يمكن أن تنحني في جميع الاتجاهات الممكنة.
"ضحك"
تم إنشاء أول قطعة فنية على الإطلاق في الفضاء في فبراير من هذا العام باستخدام طابعة ثلاثية الأبعاد على متن محطة الفضاء الدولية.
تمثل القطعة الفنية الضحك البشري ، وقد تم إنشاؤها بالتعاون بين الفنان الإسرائيلي إيال غيفير وشركة Made In Space ومقرها كاليفورنيا كجزء من المشروع المسمى #Laugh.
تمت دعوة عشاق الفضاء للمشاركة في إنشاء قطعة من فن الفضاء عبر تطبيق يلتقط ضحك المستخدمين ويحوله إلى نموذج رقمي ثلاثي الأبعاد يشبه النجم.
ساهم أكثر من 100،000 شخص ضحكهم في المشروع ، الذي بدأ في ديسمبر 2016. ثم اختار مستخدمو التطبيق أفضل نجم ضحك ، والذي كان يعتمد على ضحك ناشتيا جين ستانكو من لاس فيجاس. تم بعد ذلك نقل التصميم إلى محطة الفضاء الدولية وطبعه على جهاز يستخدم عادةً في صنع قطع الغيار.
الكاميرا الصغيرة
تم إنشاء كاميرا صغيرة يمكن استخدامها على الطائرات بدون طيار المصغرة والروبوتات أو المناظير الجراحية من قبل الباحثين الألمان بمساعدة الطباعة ثلاثية الأبعاد.
توفر الكاميرا رؤية عين النسر - القدرة على رؤية الأشياء البعيدة بوضوح بينما تكون في نفس الوقت على دراية بما يحدث في الرؤية المحيطية.
لإنشاء الجهاز ، قام مهندسون من معهد البصريات التقنية بجامعة شتوتغارت في ألمانيا بطباعة مجموعات من أربع عدسات على رقاقة استشعار الصورة باستخدام تقنية تسمى الكتابة بالفيمتوثانية بالليزر.
تتراوح العدسات المصغرة من عريضة إلى ضيقة ومن منخفضة إلى عالية الدقة. تتيح هذه البنية دمج الصور في شكل عين الثور مع صورة حادة في المنتصف ، على غرار كيف ترى النسور.
يمكن تصغير العدسات الأربعة إلى 300 ميكرومتر في 300 ميكرومتر (0.012 بوصة أو 0.03 سم على كل جانب) ، بحجم حبة الرمل. لكن الباحثين يقولون إنهم قد يكونون قادرين على جعل الجهاز أصغر في المستقبل عندما تتوفر رقائق أصغر.
