Vad kan 3D-utskrift göra? Här är 6 kreativa exempel

Vad kan 3D-utskrift göra? Här är 6 kreativa exempel

3D-utskrift har använts för att skapa bildelar, smartphonefodral, modeaccessoarer, medicinsk utrustning och konstgjorda organ. Charles ”Chuck” Hull skapade den första funktionella 3D-skrivaren 1984 och tekniken har kommit långt sedan dess. Tillverkningsföretag och rymdorganisationer har sparat miljarder dollar genom att använda 3D-utskrift för att bygga delar. 3D-utskrift har också bidragit till att rädda liv. Ett av de bästa sätten att lära sig om vad 3D-utskrift kan göra är att undersöka verkliga tillämpningar på tekniken. Nedan följer 6 kreativa exempel på användningsområden för 3D-utskrifter:

1.) 3D-utskrivna organ

3D-utskrift har använts för att skriva ut organ från patientens egna celler. Detta innebär att patienter kanske inte längre behöver vänta länge på donatorer i framtiden. Tidigare har sjukhusen implanterat strukturer i patienterna som gjorts för hand. 3D-utskrift har drastiskt förbättrat denna process.

Med hjälp av 3D-utskrift kunde dr Anthony Atala vid Wake Forests avdelning för regenerativ medicin skapa konstgjorda ställningar i form av ett organ med levande celler. Först skrivs ställningen ut och sedan beläggs den med levande celler. Nu arbetar avdelningen för regenerativ medicin med att bygga 3D-skrivare som kan skriva ut konstgjorda ställningar och levande celler på exakt samma gång.

Under Dr. Atalas TED Talks tal om 3D-utskrift av organ sa han att ”90 procent av patienterna på transplantationslistan väntar faktiskt på en njure. Patienter dör varje dag eftersom vi inte har tillräckligt många av dessa organ”. Dr Atala sa att de kan rekonstruera hela volymen av en njure från patienternas datortomografi.

Kaiba Gionfriddo

Den 28 oktober 2011 föddes Kaiba Gionfriddo för tidigt med problem med lungornas utveckling. När familjen Gionfriddo var på en restaurang sex veckor senare slutade Kaiba att andas och började bli blå. Kaiba fick diagnosen trakeobronchomalacia, vilket innebär att hans luftrör var svagt. Detta gjorde att Kaibas luftstrupe och vänstra bronker kollapsade. Kaiba fick en trakeostomi och var tvungen att använda en respirator, men detta var inte den rätta långsiktiga lösningen att använda. Kaiba kunde inte andas ordentligt och hans hjärta stannade nästan dagligen. Det var då som läkarna vid University of Michigan bestämde sig för att använda en 3D-printad lungskena.

Dr Glenn Green och dr Scott Hollister vid University of Michigan använde sig av 3D-printing för att bygga en bioresorberbar skena. De två läkarna byggde skenan som en prototyp och det var inte en 100 % beprövad lösning, men Kaiba behövde hjälp direkt och hade ingen tid att vänta. Dr Green och Dr Hollister var tvungna att snabbt få ett nödtillstånd från FDA och göra datortomografier av Kaibas luftstrupe för att skapa en korrekt bild. De använde datormodelleringsprogram för att skapa skenan och matcha Kaibas luftrör. Skenan trycktes med polykaprolakton (biologiskt nedbrytbar polyester). Cirka tre veckor efter operationen behövde Kaiba inte längre någon respirator för att andas.

2.) 3D-utskrift inom bilindustrin

General Motors

När General Motors började bygga 2014 års Chevrolet Malibu använde ingenjörer på företaget 3D-utskrift för att spara den tid som krävdes för att ta fram prototyper av delarna till fordonet. GM använde stereolitografi, specialiserad programvara, matematiska data och lasersintring för att bygga delar av flytande harts för att göra förbättringar av Malibu.

General Motors sade att den snabba prototypframställningen visade sig vara särskilt användbar för golvkonsolen, som har smartphonehållare för föraren och passageraren. Delarna var också lättare i vikt så att det ger Malibu en förbättrad bränsleekonomi. GM använde 3D-utskrift för designen av frontfasaden för att testa fordon i vindtunnlar. 3D-utskrift användes också för att skulptera bakpanelerna på framsätena.

Ford Motor Company

Ford Motor Company använder 3D-utskrift för att göra prototyper av många delar i sina fordon, t.ex. cylinderhuvuden, bromsrotorer, skiftknappar och ventiler. 3D-utskrift användes vid Fords monteringsfabrik på Torrence Avenue vid tillverkningen av Explorer och EcoBoost-motorer.

Urbee 2

Jim Kor och hans ingenjörsteam bygger ett helt fordon med 3D-skrivare som kallas Urbee 2. Karossen på den ursprungliga Urbee tillverkades med hjälp av 3D-utskrifter. Urbee 2 som helhet kommer dock till största delen att vara 3D-utskriven. Urbee 2 kommer också att se mer ut som en produktionsfärdig bil jämfört med originalet.

Kors team kommer att köra Urbee 2 från New York till San Francisco när den är klar och förväntas använda mindre energi än de flesta andra produktionsbilar. Deras mål är att använda 10 amerikanska gallon bensin för hela resan.

3.) 3D-utskrift inom flyg- och rymdindustrin

Nasasas raketmotorinjektor som tillverkats från en 3D-skrivare klarade nyligen ett stort test vid heta bränder. I testet genererade raketmotorns injektor 10 gånger mer dragkraft än någon injektor tillverkad från 3D-utskrift tidigare.

NASA:s ingenjörer kunde bygga injektorn med selektiv lasersmältning för att smälta samman pulver av en nickel-kromlegering. Testdelen var lika stor som en injektor som används i en liten raketmotor, men konstruktionen liknar hur en injektor ser ut i en större motor. Injektorn kan skalas till en större storlek när den är produktionsklar.

NASA kommer också att skicka en 3D-skrivare ut i rymden som en del av en plan för att inrätta en ”minifabrik” på den internationella rymdstationen (ISS). Om astronauterna får slut på verktyg skulle de helt enkelt kunna skriva ut fler. Astronauterna skulle inte längre behöva bära med sig reservdelar för varje uppdrag.

Niki Werkheiser, ansvarig för 3D-utskrift i Zero-G ISS Technology Demonstration vid NASA:s Marshall Space Flight Center, sade att designen för delarna kan förinstalleras i skrivaren eller laddas upp direkt från marken. Piloten för 3D-skrivaren i yttre rymden kommer att testas under ett rymduppdrag hösten 2014.

4.) 3D-utskriven pistol

Defense Distributed är en högteknologisk vapensmedegrupp som skapat världens första 3D-utskrivna pistol med helt öppen källkod kallad ”Liberator”. Femton av pistolens sexton delar tillverkades av 3D-printad plast och kroppen kan etsas över natten. Cody Wilson från Defense Distributed anser att ”Liberator” visar på regeringarnas oförmåga att upprätthålla vapenkontroll.

5). 3D-utskrivna proteser

Emma Lavelle

När Emma Lavelle föddes lyftes hennes ben upp till öronen och hennes axlar var internt roterade på grund av en sällsynt genetisk sjukdom som kallas arthrogryposis multiplex congenita. Emmas ben gipsades ner och hon började långsamt utvecklas igen. Dr Tariq Rahman från Nemours Biomedical Research Facility vid Alfred DuPoint Hospital For Children arbetade tillsammans med ingenjörer på sjukhuset för att bygga ett hållbart ”exoskelett” med hjälp av en 3D-skrivare. Vid en konferens i Philadelphia höll dr Rahman en presentation om Wilmington Robotic Exoskeleton (WREX), och det var så Emmas föräldrar fick reda på den medicinska utrustningen. När Emma utrustades med WREX kunde hon för första gången föra armarna upp till munnen. Under det senaste året har över 15 patienter börjat bära den 3D-utskrivna WREX. Emma växte ur den första och är nu inne på den andra.

Buttercup The Duck

Buttercup the duck föddes med vänster fot bakåt. Buttercup har fått en ny silikonfot som skapades med en 3D-skrivare. Buttercup föddes i ett biologilabb på en gymnasieskola i november 2012 och vårdaren kunde inte vända på foten. Buttercup bor nu på Feathered Angels Waterfowl Sanctuary i Arlington, Texas, och tas om hand av Mike Garey. Garey märkte att Buttercup inte skulle kunna överleva genom att halta runt.

Det är därför som Buttercup vänstra fot amputerades av Collierville Animal Clinic och ett 3D-utskriftsföretag som heter NovaCopy byggde en ny fot av kisel till Buttercup. NovaCopy skrev också ut en silikonstrumpa för att fästa den 3D-utskrivna foten på kroppen. För att hålla foten på plats använde Feathered Angels ett geléliknande material som kallas Winters Gel (ett foder som utvecklades för att fästa en svans på delfinen Winter, som låg till grund för filmen Dolphin Tale).

I dag kan Buttercup utföra alla samma saker som de andra ankorna i flocken. Här är en video där Buttercup använder den 3D-utskrivna fotprotesen för första gången:

3D-utskriven käke

Förra året ersatte medicinska forskare i Belgien och Nederländerna käken hos en 83-årig kvinna med en 3D-utskriven modell av hennes nedre underkäke. Läkare var tvungna att ta bort hennes käke på grund av en allvarlig infektion, men en operation skulle vara en stor risk på grund av hennes höga ålder och flera andra faktorer. Forskarna samarbetade med ett implantatföretag som heter Xilloc för att ersätta käken. Implantatet sattes ihop av en 3D-skrivare med hjälp av pulveriserat titan genom lasersmältningsprocessen. Redan en dag efter operationen kunde den 83-åriga kvinnan tala och svälja normalt.

6.) 3D-utskrift som ett sätt att hjälpa sinnena

Yahoo! Hands On Search

I Japan samarbetar Yahoo! med en kreativ byrå som heter Hakuhodo Kettle för att hjälpa en skola för blinda. Yahoo! lär blinda barn att söka på webben med hjälp av en maskin som kallas Hands On Search. Hands On Search är formad som ett moln och kombinerar röstigenkänningsteknik med en MakerBot 3D-skrivare för att förvandla röstförfrågningar till fysiska objekt.

3D-utskrivet bioniskt öra

I somras skapade forskare från Princeton University ett bioniskt öra med hjälp av en 3D-skrivare. Det bioniska örat kan höra mycket bättre än vad genomsnittliga mänskliga öron kan uppfatta. Syftet med detta experiment var att utforska en effektiv metod för att sammanfoga elektronik med vävnader. Forskarna skapade det bioniska örat med hjälp av 3D-utskrift av celler och nanopartiklar.

”Tidigare har forskare föreslagit vissa strategier för att skräddarsy elektroniken så att denna sammanslagning blir mindre besvärlig. Det sker vanligtvis mellan ett 2D-ark av elektronik och en vävnadsyta. Vårt arbete föreslår dock ett nytt tillvägagångssätt – att bygga och odla upp biologin tillsammans med elektroniken på ett synergistiskt sätt och i ett 3-D sammanvävt format”, säger Michael McAlpine, biträdande professor i mekanisk teknik och flygteknik vid Princeton University och huvudforskare i projektet.