Archive for February, 2013

Imprimând a 3-a dimensiune (IV)

09/02/2013

Despre aplicațiile fabricației aditive în construcții s-a vorbit destul de puțin. Domeniul este relativ nou și încă nu s-a realizat prima construcție care să aducă acest fel de a fabrica în atenția unui număr mai mare de oameni. M-am hotărât să scriu despre cum se pot construi case cu 3D printere după ce am citit mai mult despre materialele noi de construcții care pot fi folosite pentru așa ceva și după ce am am citit interviul dat de arhitectul olandez Janjaap Ruijssenaars, cel care și-a propus să construiască o casă care se sprijină pe o bandă Möbius. Adică o casă care poate fi parcursă la infinit fără să fie nevoie să te întorci din drum. Cred că nu este o întâmplare faptul că Escher era și el olandez.

Idea utilizării fabricației aditive în construcții este a profesorului Behrokh Khoshnevis de la University of Southern California. Ea se bazează, ca tot ce înseamnă fabricație aditivă pe construirea strat cu strat a unui obiect. Spre deosebire de 3D printere (care seamănă mai degrabă cu imprimantele laser sau cele cu jet de cerneală), dispozitivul imaginat de Khoshnevis seamănă mai degrabă cu un plotter, adică lucrează vectorial. În filmul de mai jos, puteți vedea cum funcționează un asemenea plotter 3D pentru construcții, utilizând ca materie primă beton.

Materialul pe care Ruijssenaars intenționează să îl utilizeze este invenția lui Enrico Dini, ca și D-Shape, dispozitivul cu ajutorul căruia Ruijssenaars va tipări casa sa în formă de bandă Möbius. D-Shape folosește pentru tipărire nisip. Sigur, nu nisip pur și simplu ci un material bazat pe nisip. Îl puteți vedea aici la lucru, pe vremea în care era doar un prototip. Spre deosebire de plotterul lui Khoshnevis, printerul lui Dini este foarte asemănător cu imprimantele 3D cu extruziune utilizate în 3D home și hobby printing.

Materialul este mai rezistent ca betonul armat, poate fi modelat oricum și poate tipări totul foarte repede și cu costuri mai mici. Și, mai ales, realizând lucruri pe care nimeni nu îndrăznea să și le imagineze până acum. Pentru arhitecți, limita lucrurilor ce pot fi construite s-a dus departe de tot, acolo unde încă gravitația mai poate pune opreliști. Pentru matematicieni, fizicieni, chimiști și ingineri s-a deschis o nouă direcție de studiu, cea a materialelor noi de construcții și a structurilor complexe.

Arhitecții și artiștii au luat foarte în serios această metodă de a construi. La MIT, arta și cercetarea tehnologică fac ca lucruri nemaivăzute să înceapă să intre în cotidian. Sunt lucruri despre care vorbește, fondatoarea grupului MATERIALECOLOGY în cadrul MIT Media Lab, Neri Oxman. Există câteva interviuri și filme în Internet cu această artistă pe care o consider o mare vizionară. Merită să le citiți și să le vedeți pe toate. Iat-o aici vorbind despre tipărirea obiectelor arhitectonice:

Imprimând a 3-a dimensiune (III)

02/02/2013

La mijlocul anilor 90, tehnologiile de fabricație aditivă au început să fie folosite, din ce în ce mai mult, în medicină. Faptul că utilizând aceste tehnologii pot fi realizate obiecte personalizate a atras atenția medicilor de la bun început. În acest moment există două mari direcții în care 3D printerele încep să își manifeste supremația: realizarea protezelor și medicina regenerativă. Dacă atunci când vorbim de proteze tehnologiile sunt cele clasice, adică fotopolimerizare, sinterizare sau extruziune, atunci când vorbim de medicina regenerativă, printarea se face nu cu substanțe sintetice ci cu celule umane.

Principiul este același ca cel din cazul imprimatelor de obiecte, fie că vorbim despre imprimarea unir țesuturi, fie că vorbim despre imprimarea unor organe. Adică este vorba despre modelare 3D și imprimare strat cu strat. O expunere comprehensivă a ideilor legate de imprimarea 3D a organelor umane, făcută de către Anthony Atala la TED o puteți găsi aici:

În film se vorbește despre un transplant reușit de vezică urinară imprimată 3D în anul 2001. Dar tot în film se vorbește despre dificultățile întâmpinate în încercarea imprimării unui rinichi. Când vorbim despre structuri biologice complexe, una dintre cele mai dificile probleme este cea a vascularizării, adică a hrănirii unui număr de celule dispuse într-un mod complicat și îndeplinind funții din cele mai diverse. Aici intervine una dintre direcțiile cu cea mai complexă cercetare din domeniul tipăririi 3D. Este vorba despre tipărirea microstructurilor. Un mare pas înainte a fost realizat cu un an în urmă la Biochemical Nanotechnology Laboratory din San Diego unde profesorul Saochen Chen a reușit să tipărească 3D structuri vasculare capilare sintetice utilizând un procedeu avansat de fotopolimerizare.

Vascular 3D printed structure

În colțul din dreapta sus se observă scara la care este realizată imaginea. Banda reprezintă adică jumătate de milimetru iar întreaga imagine ar avea cam 3 milimetri. Despre realizările laboratorului din San Diego voi mai vorbi într-un post viitor când mă voi referi la materiale sintetice construite din structuri nanometrice.

Tot în film s-a vorbit despre un printer de țesuturi umane realizat experimental la Wake Forest University. Există experimente de printare a valvelor inimii și ale cartilagiilor la Cornell University. Sigur, va mai trece oarece timp până când acest nou tip de piese de schimb vor ieși din zona experimentală și vor intra în zona aplicațiilor medicale curente. Dar există suficient de multe rezultate care au depășit faza experimentelor de laborator. Au apărut primele 3D printere biologice de serie, cum ar fi cel din imagine produs de către Organovo

Organovo bioprinter

și companii care comercializează deja servicii de printare de organe sau piese de schimb mai puțin complexe din celule prelevate de la pacient, cum ar fi Tengion.

În domeniul protezelor, imprimatele 3D sun la ele acasă. Se imprimă 3D proteze dentare, dinți de porțelan, structuri osoase iar, în ultimul timp există o direcție importantă de cercetare în zona reconstrucției vertebrelor.

Medicina este un domeniu despre care nu știu aproape nimic. Dar mi se pare extraordinar faptul că putem transforma biții nu doar în obiecte solide ci le putem da și viață. Am să închei acest post legat de imprimarea 3D în medicina regenerativă tot cu un film în care Anthony Atala vorbește despre drumul făcut până acum în medicina regenerativă și despre ce crede el că va urma.