3D printēšana der ne tikai dažādu fantastisku dzīvnieku vai citu ne visai dzīvē noderīgu lietu izgatavošanai. Tā ļauj mums izgatavot priekšmetus, kurus mēs vispār nevarējām radīt ar tradicionālo ražošanu, vai arī tas bija laika un darbietilpīgi, tātad arī ļoti dārgi. Tālāk uzskaitīsim dažas no neticamām lietām, kuras mēs tagad varam izdrukāt, bet ko pirms 3D printēšanas bija gandrīz neiespējami izgatavot.

Personalizētās automašīnu daļas

3D printēšana ļauj izgatavot automašīnas detaļas, kas pēc pasūtījuma izgatavotas tieši konkrēta vadītāja ķermenim un komfortam: piemēram, ergonomisks stūres rats. Pagājušajā mēnesī izdevums Fortune paziņoja, ka kompānija Ford sadarbojas ar Kalifornijas 3D printēšanas uzņēmumu Carbon3D. Arī paši autoražotāji var izmantot 3D printētu detaļu priekšrocības. Tā vietā, lai izmantotu parasto Ford montāžas līniju, inženieri var padarīt ražošanu un dizainu vieglāk dažādojamu ar 3D printētiem materiāliem, jo ​​prototipi kļūst aizvien ātrāk izgatavojami un lētāki, līdz ar to testēšana un uzlabošana kļūst biežāka un rūpīgāka.

Patiesi, daudzi produkti, - no krūzītēm līdz videospēļu konsolēm un automašīnu detaļām - tiek veidoti procesā, ko sauc par "injekcijas formēšanu". Šajā procesā materiāls, piemēram, stikls, metāls vai plastmasa, tiek iepludināts metāla formā, kas atveido produktu. Gatavā produkta izskatam ir daudz ierobežojumu, lai to varētu izgatavot ar injekcijas formēšanu, un pašu formu izgatavošana ir sarežģīts un dārgs process. Bet ar 3D printēšanu var pārvērst par realitāti jebkuru datorā izveidotu visneiedomājamākās formas objektu.

"3D printēšana sagrauj sienu starp digitālo un fizisko pasauli," saka Jonathan Jaglom, 3D printeru ražotāja MakerBot izpilddirektors ", un ļauj jums radīt gandrīz jebko digitālā veidā un pēc tam tūlīt pārvērst to par "taustāmu" fizisku objektu."

Šis 3D printētais gaisa sūknis Formulas stila sacīkšu automašīnai jūtami uzlabo tās veiktspēju: tā palielina zirgspēkus par 10% un griezes momentu par gandrīz 12%.

Vieglākas lidmašīnas

Ir bijis daudz materiālu, kas izmantoti, lai lidmašīnas kļūtu vieglākas, un tādējādi tās būtu efektīvākas un videi draudzīgākas. Saskaņā ar Airbus, kas pagājušajā gadā paziņoja par savu iesaistīšanos 3D printēšanā, pētījumiem, 3D printētie materiāli varētu samazināt lidmašīnu svaru par 55%.

3D printētās strukturālās skavas, kas paredzētas lidmašīnām, piemēram, šim Airbus A350 XWB dzinējam, padara gaisa kuģus ievērojami vieglākus un degvielas patēriņa ziņā efektīvākus.

Februārī Austrālijas pētnieki iepazīstināja ar pirmo 3D printēto degvielas dzinēju pasaulē.

3D printētiem polimēriem bieži ir "laba stiprības pret svaru attiecība," saka Kristine Relja, Carbon3D mārketinga vadītāja, - tās pašas kompānijas, kas strādā ar Ford 3D printētām detaļām. Tas nodrošina 3D printētām lidmašīnu detaļām priekšrocības salīdzinājumā ar tradicionālajiem materiāliem, piemēram, alumīniju, kas bieži atrodams sēdekļu rāmjos.

"Ja katras lidmašīnas sēdekļa roku balsti tiktu nomainīti uz detaļu ar labāku stiprības pret svaru attiecību, lidmašīnas kopējais svars kritīsies, palielinot degvielas efektivitāti un samazinot lidmašīnas kopējās izmaksas," saka Relja.

Beļģijas mākslinieka Nika Ervinka 3D printēta skulptūra. 3D printeri izceļas ar spēju drukāt ārkārtīgi neparastas, sarežģītu formas.

Detalizēta jūsu mutes dobuma forma

Iespējams, ka nozare, kurā visvairāk dominē 3D printēšana, ir medicīna. Mūsu ķermeņi ir neticami individualizēti, savdabīgi "miesas maisiņi", kas piepildīti ar bioloģiskiem priekšmetiem, kuri ir unikāli veidoti katram cilvēkam. Tā kā pielāgošana ir tik kritiska, it īpaši ķirurģiskos implantos, 3D printēšana patiešām šeit redzama visā savā spožumā.

Sāksim ar zobu plātnēm, - šīs veidnes izgatavo no cementa, kas jums jāatstāj mutē vairākas minūtes, līdz tas sacietē. Tās ir noderīgas, jo viņi var palīdzēt zobārstiem un ortodontiem izveidot ierīces, piemēram, fiksētājus vai zobu plates, un sniedz viņiem jūsu zobu trīsdimensiju kinestētisko nospiedumu.

3D printēta zobu protēžu forma

3D printēšanas uzņēmumā Stratasys, kuram pieder MakerBot, 3D printētās zobu plates ātri iziet ceļu no trīsdimensiju CAD faila datorā uz 3D printētu modeli, sniedzot ortodontiem un zobārstiem lētu, precīzu ieskatu pacienta mutē. Tas ir daudz vienkāršāk un patīkamāk nekā vecmodīgās šķebinošās procedūras ar cementu.

Pielāgoti ķirurģiskie stenti

Stenti ir mazas caurulītes, ko ķirurgi ievieto ķermeņa dobajās daļās - asinsvados vai artērijās, lai tās būtu atvērtas, un lai ļautu tām darboties pareizi. Parasti tie ir rūpnieciski ražoti, bet stentiem, kas ir 3D printēti, var būt priekšrocības, jo tos var pielāgot vairāk un tie tiek izgatavoti ar lētākiem, elastīgākiem polimēriem, kas pēc pāris gadiem var droši tikt izšķīdināti asinsritē.

Bērnu slimnīcā Mičiganā Detroitas medicīnas centrā 17 gadus veca meitene cieš no aortas aneirisma - potenciāli letāla sirds stāvokļa, ko atklāja veicot EKG. Tieši tad Dr. Daisuke Kobayashi un viņa komanda pievērsās 3D printēšanai. 3D printēts viņas sirds modelis ļāva ārstiem precīzi precīzi apskatīt un zināt, kur stentus ievietot šajā sarežģītajā operācijā.

Citos gadījumos paši ķirurģiskie stenti tiek 3D printēti. Mičiganas Universitātes ārsti ir implantējuši 3D printētus stentus tieši virs mazuļu plaušām, lai atvērtu elpceļus un palīdzētu viņiem normāli elpot. Šeit izmantotā 3D printēšanas priekšrocība ir tā, ka ārsti varēja ātri un lēti izveidot pielāgotus stentus, kas atbilstu katra bērna individuālajai anatomijai.

Ārsti 3D izdruka pacienta elpošanas ceļu kopā ar stentu (aprakstīti sarkanā krāsā), lai iegūtu konkrētu priekšstatu par to, kā ierīce iekļaujas viņa anatomijā. Kredīts: New England Journal of Medicine

Molekulu neredzamā pasaule

Te ir runa par fulerēna modeļiem, - molekulām. Tas ir katra ķīmijas skolotāja sapnis. 3D printeri spēj radīt taustāmus, lielus un precīzus molekulu modeļus. Šāda veida komplekso ģeometriju ir ļoti sarežģīti izgatavot ar injekcijas formām un citos veidos.

3D druka ne tikai palīdz mums uzzināt vairāk par to, kā molekulas izskatās, izgatavojot to lielizmēra modeļus, tas arī palīdz mums izveidot īstas molekulas. Šogad Ilinoisas Universitātes Dr. Martin Burke vadīja "molekulu veidošanas mašīnas" celtniecību: tā ir mašīna, kas sintezē mazās organiskās molekulas, metinot vairāk nekā 200 iepriekš izgatavotus "celtniecības blokus" un pēc tam 3D printējot miljardus šo organisko savienojumu kombināciju. Tas varētu "radikāli pārveidot organisko ķīmiju", raksta žurnāls Science un norāda, ka tas ievērojami paātrinātu jaunu zāļu testu procesu.

Kas vēl padara 3D printēšanu tik fascinējošu, ir tas, ka tā ambiciozi izstrādātus objektus padara iespējamus, - 3D druka var izgatavot tādas "sarežģītas ģeometrijas", ko injekcijas formēšana nevar, - tas ir, lietas, kam nav vienkāršas un saprotamas formas, piemēram, garas mēbiusa loksnes vai telpiski superdaudzmalu daudzstūri.

3D printeri, kā šis šķidrās plastmasas (fotopolimēru) printeris no Carbon3D, var kopēt sarežģītās formas, kas atrodamas molekulās.

Dzīvu organismu orgānu rezerves daļas

3D printēšanu var izmantot, lai izveidotu ķirurģiski implantētas struktūras, kas aizsargā vai atbalsta bojātus orgānus. Tas, piemēram, varētu novest pie specifisku bojātu traheju vai elpvadu atjaunošanas. Reizēm daļa no elpvada ir jāizņem, bet abus atlikušos galus vajag apvienot - ja tos nevar savienot, pacients var mirt. 3D printēšana spēj nodrošināt audu un orgānu mehāniskās īpašības, - dzīvo, bioloģisko trahejas nomaiņu var veikt ar 3D druku un bioinženierzinātniski radītu audu palīdzību. Fīnšteina Medicīnas pētījumu institūtā pārveidoja 3D printeri, lai tas drukai izmantotu šļirci, kas pildīta ar dzīvām šūnām, kuras ražo kolagēnu un skrimšļus. Dažu stundu laikā tas ātri un lēti var izveidot mākslīgi radītas trahejas. Un tā ir viena no galvenajām 3D printēšanas priekšrocībām, - ātrs prototips.

3D drukāts trahejas aizstājējs, kas tika izveidots ar dzīviem materiāliem. Kredīts: Feinšteina institūts

Orgāni un kauli

Kāds ir visfutūristiskākais izmantojums šiem maģiskajiem printeriem? Kādu dienu tie spēs izgatavot iekšējos orgānus. Tā ir burtiski dzīves glābšana tiem cilvēkiem, kam nepieciešama orgānu transplantācija. Iespējas ir plašas, - acis, asinsvadi, deguns, ausis, āda un kauli. Pat sirdis.

FDA ir apstiprinājusi 3D printētas galvaskausa cepurītes, kas var novērst galvaskausa bojājumus - vienam pacientam pēc traumas bija atlikuši 75% no viņa galvaskausa, un tas tika atjaunots, izmantojot 3D printētus materiālus.

Un tā vairs nav tikai zinātniskā fantastika. 2013. gadā medicīnas kompānija Organovo sāka pārdot 3D drukātus aknu audus. Paies vēl kāds laiks, pirms varēs izdrukāt pilnīgi funkcionējošas aknas, bet tas ir liels solis pareizajā virzienā, pat ja tas šobrīd nozīmē tikai prototipus un eksperimentālās aknu struktūras.

Un ja tas vēl neliekas pietiekoši brīnumaini, ar laiku mēs varēsim radīt arī cilvēku esošo iekšējo orgānu kopijas. Pateicoties CT skenēšanas datiem, ārsti varēs izmantot trīsdimensiju, "taustāmas" indivīda iekšējo orgānu kopijas ar visām to niansēm un unikalitāti. Tas palīdzēs medicīnas speciālistiem labāk atrast audzējus vai citas neatbilstības. Nemaz nerunājot par to, cik savdabīgi interesanta kļūs orgānu dissekcija bioloģijas stundās skolās.

Atgriežoties tagadnē, uzņēmumi un pat atsevišķi cilvēki jau izstrādā lētas, individuāli pielāgotas un pat stilīgas 3D printētas ekstremitāšu protēzes bērniem. Visa jaunā paaudze aug kopā ar 3D drukāšanu - ne tikai kā rotaļlietu, bet dažiem arī kā svarīgu daļu no viņu ķermeņiem.

Šī 7 gadus vecā meitene pielāgo savu jauno 3D drukāto rokas protēzi. 3D druka ir izdevīga protezēšanai, it īpaši bērniem, jo ​​tie ātri izaug no tradicionālajām un ļoti dārgajām protēzēm. Šeit 3D printēšana piedāvā ātru un lētu alternatīvu. 

Avots: Bryan Lufkin, Gizmodo