3D tisk v plastické chirurgii

V minulém článku jsme se dozvěděli něco o tom jak 3D tisk zachránila život malému dítěti. Dnes nahlédneme trochu do jiného soudku. Také se zde jedná o záchranu života i když v poněkud jiném smyslu než posledně.

O tom, že by 3D tisk mohl být využit v medicíně, se již napsalo mnoho. Nejnovějším přírůstkem je využití 3D tisku v plastické chirurgii. V praxi se použil ve Velké Británii ve městě Cardiff, kde tým lékařů pomohl panu Powerovi znovu se začlenit do společnosti po vážné dopravní nehodě, při které utrpěl rozsáhlé zranění lebky a hlavně obličejové části. Donedávna to měla plastická chirurgie těžké při takových operacích v tom, že lékaři museli do velké míry jen hádat jak asi původní obličej a kosti vypadaly. Díky CT skeneru a 3D modelovacímu softwaru dokázali zrekonstruovat tvar lebky pana Powera a domodelovat chybějící části, které následně vyrobili pomocí 3D tisku. Tímto způsobem se podařilo to co se předtím dalo jen s obtížemi dosáhnout. Lidem s podobnými problémy se tak otevírá znovu možnost vrátit se do běžného života bez zbytečných nepříjemných pohledů okolí. Pan Power tak díky 3D tisku dostal možnost klidně a bez starostí vyjít do společnosti. Vždyť posuďte sami …

_73522427_facecomp

_73523858_skull

 

Autor: Martin Chlebo

 

 

3D tisk zachraňuje životy

Vícekrát jsme se již pozastavovali nad tím, jak může technologie 3D tisku pomoci v medicíně. Na počátku vývoje to byla možnost vytvářet protézy šité na míru a nyní se dozvídáme, že dokonce dokáže zachránit život.

3d-printing-Childs-heart-3d-printed

 

Před nějakým časem jsme se setkali s ideou použití 3D dat z medicínského skeneru (lidově CT ) a pomocí 3D tisku z nich vytvořit fyzický model kosti, orgánu nebo tkáně pro studijní účely. K využití této technologie v praxi se rozhodli lékaři z Kosairově dětské nemocnice v Lousville (US) při léčbě 14 měsíčního dítěte s vrozenou srdeční vadou. Hlavním aktérem celé operace byl dr. Erle Austin, který když zhodnotil, že operace by mohla být velmi náročná, požádal Univerzitu v Louisville o vytvoření 3D polymerového modelu pacientova srdce. Když po 20 hodinách samotného 3D tisku byl model na světě, doktor dostal jedinečnou možnost naplánovat celou operaci tak aby vystavil
pacienta co nejmenšímu riziku, zkrátil dobu trvání, ale hlavně předem vyzkoušel, co má udělat. Jak sám doktor poznamenal, mnoho lidí nemá představu o složitosti operací srdce. Myslí si, že doktor vidí přesně kde má řezat, ale aby viděl dané místo potřebuje se „prořezat“ přes důležité části tkáně.

Pomocí hmotného modelu si doktor všechno dokáže připravit bez zbytečných řezů. Zkrátí se tím i délka doléčení pacienta.

Autor: Martin Chlebo

3D tisk a hudba?… Vyrobte si vlastní „stradivárky“

1011_3d_guitar_630x420Již delší dobu se na poli 3D tisku setkáváme s pokusy o výrobu replik hudebních nástrojů. Donedávna to byly spíše jen kopie, které vypadaly skoro identicky jako jejich originál.

Prvním hudebním nástrojem, který ze sebe vydal nějaké tóny, byla flétna vytištěna na MIT University. Asi před rokem se podařilo vyrobit repliku houslí od Stradivariho, které dokonce i dobře zněly i když na originál si tato replika ani netroufá. Na Masseyho Univerzitě – strojní fakultě, už asi rok vyrábějí těla pro elektrické kytary, které nevyžadují „dokonalost“ designu. Rovněž se pomocí 3D tisku vyrábějí i skříňky na reproduktory různých nekonvenčních tvarů a podob.

Dosud si však nikdo netroufl na výrobu akustické kytary, až do minulého týdne. Časopis Bloomberg Bussinessweek informoval o prázdninovém projektu Scotta Summita. Tento odborník a velký zastánce 3D technologie se na týden uchýlil na chatu v horách a vytvořil 3D návrh akustické kytary. Tento druh hudebního nástroje je náročný na zkonstruování i tradiční metodou, ačkoliv je při návrhu nutné zohlednit mnoho faktorů. Svůj design odevzdal společnosti 3D Systems, která se předtím stala vlastníkem jeho firmy. Společně vytvořili kytaru, jejíž kvalita je srovnatelná s nástroji vyrobenými tradičním způsobem. Svůj design chce i nadále zdokonalovat.

Summitovým úspěchem se výroba hudebních nástrojů posouvá zase o kus dál a otevírá možnosti pro nové designy nástrojů různých tvarů a forem.

Autor: Martin Chlebo

„Vytiskněte si kostru dinosaura“

Vědci přírodovědeckého muzea v Berlíně přišli na způsob jak pomocí medicínské radiologie a 3D tisku zrekonstruovat a replikovat zkameněliny kostí prehistorických tvorů.

Od počátků paleontologie, největší noční můrou pro vědce bylo, jak dostat kosti z okolního sedimentu a přitom jejich nepoškodit. Pomocí skeneru využívajícího magnetickou rezonanci, jaký se používá v medicíně, získají přesný digitální model kostí zkamenělého živočicha a pomocí 3D tisku jsou schopni z těchto dat vytvořit detailní kopii kostní tkáně, dokonce v případě zachování ostatních tkání by tak bylo možné neporušeně zrekonstruovat i tyto. Pro paleontology z celého světa by se tak otevřeli nové možnosti výzkumu. Bylo by možné vytvořit celosvětovou komunitu, v jejímž rámci by si vědci mezi sebou vyměňovaly 3D data zkamenělin a pomocí 3D tisku by si mohli každou kost vyrobit a podrobit ji detailnějšímu zkoumání. Mnohem by zjednodušilo přístup k informacím. Užitek z toho by měly samozřejmě i školy a vzdělávací instituce. Samozřejmě největší výhoda by byla záruka, že se originál zachová v neporušené formě. Vědci již plánují zkonstruovat mobilní skenery, pomocí kterých by dokázali naskenovat nálezy, aniž by je museli vykopávat. Originál by se zachoval ve své původní formě a přirozeném prostředí.

O pár let si možná i naše děti budou moci vytisknout svého dinosaura.

Autor: Martin Chlebo

Revoluce v letectví a motorsportu

markforged-02-0114-dePojem kompozit z uhlíkových vláken už asi každý z nás někdy slyšel.

Tento materiál se díky svým výjimečným vlastnostem používá v leteckém ale i automobilovém průmyslu, kde se nejlépe uplatní nízká hmotnost a vysoká pevnost. Náročnost výroby těchto součástí však představuje největší kámen úrazu. V prvotní fázi je nutné CNC frézou vyrobit hliníkovou formu, do které se pak ručně skládají uhlíková vlákna, které se následně zalaminují a zalisují do formy. Celý tento proces vyžaduje vysoké náklady, pracnost a dlouhý výrobní čas. Právě tyto faktory přivedly Gregoryho Marka spolumajitele společnosti Aeromotions na ideu, použít pro výrobu spoilerových křídel pro sportovní automobily 3D tisk. Jelikož na trhu dosud neexistovala technologie, která by dokázala tisknout pomocí uhlíkových vláken, investoval čas a peníze do výzkumu a výroby takového stroje. Už na podzim, bude tento přístroj pojmenován podle svého konstruktéra „Mark One“, dostupný na trhu a pro jeho relativně nízkou cenu ( 5000 $ ) má potenciál uplatnit se i u domácích uživatelů. Je schopen pracovat s materiály, jako je již zmíněné uhlíkové vlákno, skleněné vlákno, nylon a PLA. Svými rozměry cca 550x350x330mm, velmi jednoduchou a dizajnově dobře zvládnutou schránkou je vhodný i jako desktopové řešení. Kvalita tisku je docílena novým druhem kinematického vyvažování podložky. Své uplatnění si najde například v protetice a chirurgických ambulancích.

Již od února bude možné si tento přístroj objednat a my se již dnes těšíme na výsledky, které přinese.

Autor: Martin Chlebo

3D tisk baterií a elektroniky

Při pohledu na historii 3d tisku zjistíme, že vědců tato technologie natolik zaujala, že už zkusili asi všechny možné odvětví, ve kterých by mohla být použita. A přece nás každý den dokáží překvapit něčím novým.

Dnes je to nový způsob jak pomocí 3D tisku usnadnit výrobu elektronických součástek. Vědce na Harvardské univerzitě inspirovala tato technologie natolik, že na čele s Jennifer Lewis se jim podařilo vyrobit speciální “ inkoust “ na tisk baterií. Jedná se o směs nanočástic Litium – titanových oxidů v roztoku elylen – glykolu, který slouží jako nosné médium. Tento materiál má díky nanočásticím při pokojové teplotě pevné skupenství. Při zvýšení tlaku na něj se změní na kapalinu a jakmile se dostane z extruderu ven změní se zase na pevný tvar. Tyto vlastnosti vědce nejvíce zaujaly kvůli použití při běžných teplotách ale pro ně nejpovzbudivější je možnost použití v tiskárnách používaných v oučasné době v průmyslové výrobě. Použití lithiového inkoustu na výrobu baterií není jen jediným z možných použití. Naskýtá se zde možnost tisku celých plošných spojů, i s potřebnými součástkami. I když výroba takových elektronických součástí je již do značné míry zautomatizovaná, proces by se tímto ještě více zkrátil, protože by nebyla nutná dodatečná kompletace ale celý přístroj by se vyrobil jako jeden kus.

Uvidíme, co nám tento materiál přinese zítra.

Autor: Martin Chlebo

3D Tiskárna pro NASA

made-in-space-upside-downKdo jiný by se tak zajímal o nové technologie když ne společnost zaměřená na vesmírný výzkum. NASA již delší dobu experimentuje a zkoumá nové možnosti využití 3D tisku ve vesmíru .

V současnosti připravuje projekt, na otestování 3D tisku ve skutečném stavu beztíže. Po úspěšných experimentech v krátkodobém stavu beztíže, během parabolického letu speciálního letadla, se rozhodla vyslat 3D tiskárnu do vesmíru na mezinárodní vesmírnou stanici ISS. Udát by se to mělo na podzim, kdy ve spolupráci se společností Made In Space vyšlou tiskárnu aby pomáhala astronautům při každodenním živote. První fáze bude zaměřena na otestování výroby ze speciálního plastu. Hlavním záměrem je usnadnit astronautům práci. Dosud když se na Stanici pokazil nějaký nástroj, tak posádka musela čekat několik měsíců, než k nim poslali ze Země raketu se zásobami. Pomocí 3D tiskárny by si mohli během pár hodin potřebný nástroj sami vyrobit. Technologii, kterou v tomto případě chtějí použít je nám již dobře známá FDM. Hlavní výhodou, v níž NASA vidí velký potenciál je použití 3D tisku při dlouhodobých vesmírných cestách k planetám naší sluneční soustavy. Výrazně by se zmenšilo množství nástrojů, které by si astronauti s sebou vezli na palubě vesmírné lodi. Vezli by si s sebou hlavně digitální databázi objektů, které by si mohli jednoduše vyrobit a materiál na to potřebný.

První krok k již několikrát zmiňovanému “ replikátoru “ se Star Treku začíná být realitou…Co bude dál?

Autor: Martin Chlebo

„Replikátor jídla jako ze sci -fi“

 ChefJetPosledně jsme si řekli několik slov o výrobě biologických surovin jakými jsou maso a kůže. Dnes si něco povíme o novinkách, které by mohly 3D tisk potravin přinést také domácím klientům.

Jenom přednedávnem jsme psali o pokusech s možností 3D tisku jídla. Jednalo se tehdy o laboratorní pokusy na přístrojích vytvořených DIY (Do It Yourself – udělej si sám) technologií. Nepřešlo moc času a pár týdnů na to tady máme první výtvor, který by již reálně měl přijít do výroby.

Tento přístroj byl představen na letošním technologickém veletrhu CES v Las Vegas. Kdo jiný by ho mohl představit ne-li 3D Systems a pojmenovali ho příznačným názvem ChefJet. Podívejme se co nám tedy tento nový šéfkuchař nabízí. Samozřejmě nečekejme zázraky. Svíčková na smetaně s brusinkami ještě pár let potrvá. ChefJet sám o sobě je mohutný stroj, větší než kuchyňská trouba. Dokáže vytisknout jednobarevný objekt z cukrové hmoty o rozměrech až 20 x 20 x 15 cm. Cukroví vytvořené na ChefJetuJeho profesionální sourozenec ChefJet Pro, vytiskne objekty až do velikosti 25 x 35 x 20 cm. Dokáže tisknout plnobarevně a bude stát jen přibližně $ 10,000. Obě tiskárny budou komerčně dostupné v druhé polovině roku 2014 v závislosti na společnosti. Využití těchto přístrojů je zatím omezeno na polevy na dorty, bonbóny a sladké příslušenství k drinkům .

Příště si něco povíme o 3D tiskárně, kterou plánuje NASA nasadit ve vesmíru.

Autor: Martin Chlebo

Budoucnost materiálů pro 3D tisk II.

3D tisk masaPosledně jsme se dozvěděli něco o pronikání 3D tisku do potravinářského průmyslu . Dnes se seznámíme s konceptem, který by dokázal vyřešit mnoho problémů v potravinářství v budoucnosti.

Čokoládu a těsto si už umíme představit jako vhodný materiál pro použití při FDM technologii, ale dokázali byste si představit výrobu masa? Princip je relativně jednoduchý a energetická náročnost je oproti standardní živočišné výrobě mnohem nižší. Koncept tohoto procesu představil Andreas Forgács na Google Solve for X konferenci. Během svého projevu se zaměřil na aktuální dění týkající se současné výroby masa a kůže a otevřel téma, jak by se to mohlo v budoucnu změnit s novou technologií jako je 3D tisk, nebo přesněji 3D biotisk.

Aby udělal zúčastněným nějakou představu o současnosti, Forgács mluvil jaké zdroje jsou nezbytné pro produkci jednoho hamburger steaku :

2,92 kg obilí a krmiv
2300L vody na pití a zavlažování
7 m2 pastvin a půd na pěstování krmiva
0,303 kWh energie na výrobu krmiv a dopravy
6,01 kg CO2 (stejně jako řízení automobilu 30 km)

Když přepočítáme náklady na výrobu masa na jednu osobu počtem obyvatel země, zjistíme, že v roce 2050 se tyto náklady zvýší dvojnásobně a dostaneme se na limit možností získávání potravin ze zemského povrchu, nemluvě o znečištění atmosféry, kterou tato výroba docílí. Forgács představil řešení ve formě biotisku, která by mohla být nástrojem na úsporu energie a přírodních zdrojů potřebných k potravinářské výrobě.

Princip biotisku sestává z výroby buněčných seskupení (řádově 10tis. buněk), které se pomocí 3d tisku nanášejí do požadovaných struktur.

Na začátku se získá vzorek tkáně zvířete. Jednotlivým buňkám se podpoří růst a množení čímž se jejich počet znásobí. Takto vypěstované buňky se pomocí speciální bio 3D tiskárny nanesou na podkladový pásek v požadované struktuře a formě. Postupným nanášením jako u FDM technologie se vytvoří požadovaná struktura a buňky se přirozeným způsobem spojí, čímž vytvoří „umělé “ maso.

Dalším zpracováním se dotvoří potřebná chuť a vůně a může se pokračovat ve zpracování masa, dokud se finální výrobek dostane ke spotřebiteli. Vytvářela by se zde možnost výroby nepoznaných chutí, jako například kombinace hovězího a kuřecího masa a pod.

Dost podobným způsobem by probíhala i výroba kůže s jediným rozdílem že by se použily kožní tkáně místo svalového a vrstvení by neprocházela tak výrazně do 3D jako při výrobě masa.

Autor: Martin Chlebo

Budoucnost materiálů pro 3D tisk

Budoucnost materiálů pro 3D tisk

Blíží se doba Vánoc, ke kterým neodmyslitelně patří vybraná jídla a potraviny, a tak se dnes podíváme na materiály ve 3D tisku trochu jinak. To o čem jsme před pár lety ani nesnili se stává skutečností. 3D tisk, který pracuje s potravinami a dokáže rychle a bez vaření či pečení vytvořit zajímavé jídlo je na světě.

Cukrovinky, čokoláda:slider choco1 1880-800

Čokoláda se jako jeden z mála potravinových materiálů osvědčila pro použití s technologií FDM. Jelikož se čokoláda dá snadno působením tepla přivést do pastovitého stavu a chová se tak podobně jako plastické hmoty používané při běžném 3D tisku, její použití otevírá nové možnosti. Princip použití je velmi podobný jako u klasické technologie: základ je ve správném namíchání čokoládové hmoty, její chutě a barvy. Pak se hmota nalije do válcového zásobníku, ze kterého je postupně vytlačována přes extruder na podložku a tisková hlava nakreslí požadovaný tvar. Tento způsob vytváření cukrovinek se pomalu stává velmi populární mezi cukráři. Jednoduchým, rychlým a levným způsobem je tak možné vytvořit čokoládové vizitky, pralinky ve tvaru jaký si zákazník zažádá, nebo portréty obdarované osoby z čokolády. Podobným způsobem je možné použít podobné druhy potravinových hmot jako například polevy na dorty a podobné. Více se dozvíte na stránkách první čokoládové 3D tiskárny v ČR.

Těsto:

Těsto na těstoviny a další druhy jídla je dalším vhodným kandidátem pro použití při 3D tisku. Princip je podobný jako u čokolády, jen s tím rozdílem, že odpadá fáze zahřívání materiálu.

Vhodným kandidátem na vytvoření vrstveného jídla z těsta je pizza. Zde je možné použít těsto, které se v pastovitém skupenství nanáší na podložku. Dále se nanášejí ve vrstvách ostatní ingredience.

I když je 3D tisk potravin stále v plenkách a stále tak trochu SCI FI, otevírá nové funkčně a cenově zajímavé možnosti výroby jídla.

Autor: Martin Chlebo