Съвременна индустриална революция

3D печатът е иновация, която дава възможност на хората от цял свят да проектират свои собствени потребителски продукти. Дори ако човек няма подходящо оборудване, достъпът до 3D принтери (чрез онлайн услуги ) е много по-широко разпространен, отколкото при конвенционалните техники за производство.

Предлагайки ефективност, персонализиране и достъпност до достъпна продукция, 3D печатът променя динамиката на това как правим нещата. Днес иновативните 3D печатни продукти и решения варират от преди невъзможните до днес практични амбиции, дизайнерите и инженерите преди можеха само да мечтаят да произвеждат детайли по този начин.

Следващите точки  хвърлят светлина само за някои от 3D отпечатаните иновации, допринесли за тази нова индустриална революция!

 

1.      Направи си сам, с отворен код персонализирани протези

3d персонализирани протези

Това е усъвършенствана, с отворен код, протеза с китката, създадена от доброволци! (Източник: e-NABLE / Thingiverse)

Протезите отдавна са скъп и често неадекватен заместител на изгубените крайници и други части на тялото. 3D печатът променя всичко това, като дава възможност на практически всеки да произвежда силно персонализирани протези, като същевременно изразходва малка част от това, което би струвало при конвенционалните опции.

Различни видове протези са проектирани от организации и доброволци в общността на 3D печата. Те варират от често изгубени крайници като ръце, ръце и крака, до протезиране на лицева реконструкция и дори предмети за животни. Чрез сканиране и моделиране на пациент, монтираните по поръчка протези могат да бъдат проектирани и често отпечатани с лесно достъпни принтери и материали.

Освен персонализирани приспособления и по-ниски разходи, 3D принтирането носи и възможността да се проектират по-леки, по-здрави протези.

3D печатът доведе до възможността от дизайн, който не се произвежда изключително от медицински компании, което означава, че те не са само стандартни, „статични“ продукти. Тези протези, подобно на много продукти с отворен код, непрекъснато се развиват благодарение на доброволци, които си сътрудничат за непрекъснато надграждане на дизайна.

Инженери, учени и доброволци по целия свят си сътрудничат за създаването на иновативни протетични устройства, до които иначе нуждаещите се не биха имали достъп. В някои случаи организации и доброволци предоставят на нуждаещи се в развиващи се страни протези, до които иначе те не биха имали достъп.

 

2.      Медицина & Биотехнология

Въпреки че технологията далеч не е перфектна, 3D отпечатаните органи вече са на хоризонта. В момента технологията все още до голяма степен се ограничава до тъканните култури, като тези, направени от изследователи от университета Карнеги Мелън, които използват хидрогели и “компоненти” на органи като сърдечни клапи. Днес 3D отпечатани живи тъкани са произведени от изследователи, а в някои случаи те дори са били успешно имплантирани при лабораторни животни.

За да ви дадем пример, стартиращата компания Prellis Biologics е отпечатала 3D „съдови снопове“ и други тъкани. Тези капилярни тъкани са жизненоважни за функционирането на органите и иновацията на биопечатаните капиляри е сериозна стъпка към производството на напълно 3D печатни органи. Те постигат това с помощта на холографска технология за едновременно проектиране и отпечатване на тъкан от биологичен материал.

3D отпечатаните тъканни култури също променят начина, по който се тестват лекарствата. Клетките се държат различно в двуизмерните култури, което ги прави неточно приближения за живи, триизмерни тъканни култури. Естествено, 3D отпечатаните култури нямат този проблем.

Друга иновация в медицината е появата на 3D печатни лекарства. Сред първите 3D отпечатани лекарства и одобрени от FDA е Spritam. Това лекарство против гърчове има предимството, че бързо се разтваря на езика, нещо, което традиционните лекарства не биха могли да направят.

 

  1. Импланти и хирургически ръководства

3d Импланти и хирургически ръководства

Тези импланти за възстановяване на лицето са 3D отпечатани с титан.

 

Благодарение на 3D технологията, сканирането на анатомията на пациента може да се използва за създаване на невероятно точни импланти или ръководства за подпомагане на реконструктивната хирургия. И двата типа устройства могат да бъдат направени с безпрецедентна точност и качество.

Високоточните, персонализирани структури не са единствената полза. Например 3D титаниеви импланти могат да бъдат направени – използвайки селективно лазерно синтероване (SLS) – да бъдат порести или да имат специални вътрешни геометрии. Това позволява по-добра осеоинтеграция, което означава, че костта расте и се слепва с титана през целия имплант, което го прави по-стабилен и функционален.

Това е основно предимство, което значително намалява степента на отхвърляне на подобни импланти. Конвенционалните дизайни разчитат на порести повърхностни покрития и други не толкова ефективни методи.

Зъбните импланти и матрици също се създават с 3D печат. Учените и стоматолозите приспособяват SLA и DLP технологиите, за да постигнат това. Със съвременните дентални 3D принтери имплантите или матрици могат да бъдат практически идентични на оригиналните зъби.

Някои системи са толкова ефективни, че могат да изработят зъб на CNC машина, докато пациентът чака. Един изследователски проект дори използва зъбни смоли с UV лъчи, инфузирани с антибактериални кватернерни амониеви соли, за успешно 3D отпечатване на антибактериални зъби!

 

  1. Производство и дизайн по поръчка

Производство и дизайн по поръчка 3d печат

Тези части са произведени по поръчка благодарение на 3D печат. (Източник: javelin-tech.com)

Благодарение на 3D печата, производството и дизайнът се революционизират по целия свят просто благодарение на факта, че вече всичко може да се направи “в движение”.

Американските военни от известно време експериментират с 3D печат. Едно предимство, върху което се фокусират, е потенциалът за производство на части и оборудване по поръчка и дори части за безпилотни летателни апарати. В някои случаи може да отнеме една година, за да изискате резервна част, но сега USAF намали това до дни за някои части благодарение на 3D печата. Това им позволява да поддържат автомобилите и предавките да се поддържат много по-ефективно и изгодно.

Ауди също се включи в действието от 3D печат на части за автомобили, което ефективно променя начина на тяхното производство и дистрибуция. Основно предимство са намалените срокове на чакане, с които се сблъскват клиентите, когато поръчват сложни части. Използвайки процес от тип SLS(Селективно лазерно синтероване), те могат по-ефективно и изгодно да направят по-леки части със сложна вътрешна геометрия или функции.

3D печатът не само направи възможно бързото производство по заявка, но също така даде възможност на хората практически навсякъде бързо да оживяват дизайна им. Дори и без 3D принтер, дребното и широкомащабно производство може да бъде достъпно чрез онлайн услуги като vansi3d.com

 

  1. Съвременни материали

композитен материал от въглеродни влакна

Този дизайн на крилото е отпечатан с композитен материал от въглеродни влакна.(Източник: kontinucomposites.com)

Ако следвате новини за 3D печат, може да забележите сравнително бързо, че напредъкът в науката за материалите се появява наляво и надясно благодарение на нарастващият дял на 3D печата. В допълнение към композитни нишки, които имат въглеродни влакна или други добавки за повишаване на здравината, 3D печатът позволява създаването на иновативни нови композитни материали.

Continuous Composite, компания от Айдахо, използва 3D печат за производството на непрекъснати композити от въглеродни влакна, които имат дълги нишки от въглеродни влакна, преминаващи през отпечатъка. Други компании произвеждат и разработват иновативни методи за производство на композити, изработени от материали, вариращи от кевлар и фибростъкло до въглеродни влакна и други добавки.

Дори американските военни работят върху иновативни модерни 3D печатни материали като композитна броня от керамика. Използвайки два различни керамични материала и двойна система за екструдиране, те са произвели материал, който е по-добър при изпълнение по отношение на стандартните доспехи.

 

Метаматериалите

„Метаматериалите“ са друга област на науката за материалите, облагодетелствана от иновациите, свързани с 3D печат. По-специално, функционалните метаматериали, които работят по-скоро като сложни машини, стават възможни благодарение на 3D печат. Те могат да функционират като панти, дръжки на вратите и потенциално много повече, всички това без сложни движещи се части.

В Националната лаборатория на Лорънс Ливърмор са разработили материали, които се свиват при нагряване (вместо да се разширяват). Те могат също да бъдат „настроени“ да отговарят на специфични температурни диапазони.

Друг екип от Технологичния университет в Делфт създаде ауксетични метаматериали, които трябва да доведат до по-добри импланти на тазобедрената става, разпределяйки по-равномерно силата и намалявайки износването на околните кости. Тези материали са проектирани с вътрешна геометрия, която им позволява да се разширят при прилагане на налягане.

Продължавайки с примерите, изследователи от Бостънския университет са разработили иновативен метаматериал, който подобрява качеството и скоростта на ЯМР сканиране. Това стана възможно благодарение на 3D печат на пластмасови намотки, използвани в материала. Те също са 3D отпечатани метаматериал, който блокира до 94% звуците, като същевременно позволява въздушен поток.

Други екипи са създали метаматериали, които също така манипулират звука. Един екип от USC Viterbi създаде такъв материал, който може да се активира от магнитно поле. Като има железни частици в решетъчна структура, магнитно поле може да се използва за деформиране на структурата в такава, която улавя звуци, вместо да ги пропуска през тях.

 

  1. Жилища и приюти за спешни случаи

Тази къща беше отпечатана чрез 3D печат за няколко седмици

Тази къща беше отпечатана чрез 3D печат за няколко седмици.(Източник: iconbuild.com)

3D печатът носи различни иновации в строителната индустрия. Единият е домовете за 3D печат и приютите за спешни случаи.

Един проект, наречен ICON, създаде 3D печатен дом само за няколко седмици от цимент и система за 3D печат, която те разработиха. Като друг пример, макар и все още в началния си стадий, изследователите от Университета в Нант са разработили система за 3D печат, способна да изгради напълно изолирана структура на корпуса от полиуретанова пяна за 20 до 30 минути, използвайки роботизирана рамо.

Междувременно други компании правят иновации по други начини. Една компания, наречена Branch Technology, създава иновативни 3D отпечатани скелета с 3D принтери, които могат да се използват за създаване на по-здрави и леки структури. Тези конструкции могат да се използват такива, каквито са в някои случаи, но те могат да бъдат пълни с евтини материали за създаване на жилища по поръчка или подсилени конструкции. Тези видове иновации имат потенциал да намалят разходите, да повишат стандартите за качество и безопасност, а също и да ускорят изграждането на домове и други сгради.

 

7.      Нови структури и 4D интелигентни обекти

Нови структури и 4D интелигентни обекти

 

Тези тухли са проектирани да намалят разходите за охлаждане чрез създаване на естествен изпарителен ефект на охлаждане. (Източник: emergingobjects.com)

Подобно на метаматериалите, 3D принтирането дава възможност за проектиране и производство на иновативни структури и материали, които имат уникални и интересни свойства. Пионерите на Emerging Objects са създали зашеметяваща работа в тази област. Техните екрани за дъжд и изпарителни охлаждащи тухли, станали възможни с керамичен 3D печат, са наистина иновативни, като същевременно са нискотехнологично решение на общ проблем.

Друга иновация, която се развива в тази област, са обекти, които реагират на стимули. Те понякога се наричат “4D отпечатани” или “интелигентни обекти”, тъй като те могат да бъдат направени да реагират на околната среда и дори “самостоятелно сглобяване”.

Например, изследователите са създали обекти, които се деформират, сгъват или променят формата си в отговор на топлината. В бъдеще тази иновативна технология може да се използва за създаване на сложни обекти, които могат да се обединят, спестявайки време, енергия и ресурси.

 

  1. Дронове и аеронавтични части

Това крило беше отпечатано 3D

Това крило беше отпечатано 3D, за да създаде бързо лек и силен БПЛА. (Източник: newatlas.com)

 

Любители на дронове са използвали 3D принтиране на резервни части за дрон при нужда. Това им позволява да „върнат“ дрона си във въздуха по-бързо, заедно с предлагането на персонализиране и всички други предимства, които идват с 3D печат.

3D печатът позволява напълно запечатани кухи конструкции, които могат да бъдат направени по-леки, здрави и по-ефективни от традиционно произвежданите безпилотни летателни апарати (БЛА). Това даде възможност на Stratasys например да създаде реактивен БПЛА, 80% от който е отпечатан 3D. Ако е необходимо, от компанията казват, че могат да произведат втори за няколко седмици.

Университетът в Шефилд създаде 3D отпечатана самолетна система за БПЛА, която може да бъде отпечатана и пусната във въздуха за един ден. Тези иновативни дизайни намаляват драстично разходите за тестване и производство на БЛА, както и времето, необходимо за създаването им.

Съвсем наскоро Titomic 3D отпечата титанов дрон, използвайки техния иновативен процес Titomic Kinetic Fusion, който механично разтопява титанов прах. Този иновативен метод на 3D печат им позволява да комбинират различни метали и материали, създавайки части, които проявяват уникални свойства и предимствата на различните сплави в един и същи материал. Той също така елиминира заваръчните шевове и други точки на повреда, които пораждат традиционното производство.

Само началото

 

Тази схема се отпечатва 3D с Voxel8, първият в света електронен 3D принтер с много материали. (Източник: voxel8.com)

 

3D печатът досега доведе до масивен сноп от иновации в различни сектори. Светът на утрешния ден може би ще бъде населен с 3D печатни коли, дронове, електроника, самолети, копчета за врати и всякакви продукти, които или никога не сме имали, или никога не са били толкова достъпни, адаптивни и достъпни.

Има много неща в света на 3D печат, за които да се вълнуваме – това е истински див запад от възможности. За по-добро или по-лошо, бихте могли да бъдете следващият новатор, който променя живота, индустрията или дори света.

За повече информация и възможности моля обърнете се към екипа на ВанСи 3D.

Тази схема се отпечатва 3D с Voxel8, първият в света електронен 3D принтер с много материали.