3D принтеры

 

 

ДОКЛАД

на тему:

 

3D принтеры

 

Выполнила:

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

2013 г.

Содержание:

• Введение
• 3D принтер
• История 3D печати
• Технология использования
• 3D печать в медицине или биопринтеры
• Выводы

 

Введение.

Людской род всегда отличался своей любознательностью. Хотя жизнь одного человека не такая уж и большая, передача информации от поколения к поколению сделала Человека почти бессмертным.

Мы живем в 21 веке, информационном веке. Информации и правда много, ее не может вместить в себя один человеческий мозг – на это уже существует интернет и огромный базы данных. И хотя кажется, что открывать уже нечего, развитие техники позволяет проводить эксперименты и создавать удивительные вещи!

Я выбрала необычное изобретение, которое ,по моему мнению, изменит мир.

3D принтер.

3D принтер – это по сути принтер, который послойно создает объект по 3D модели, заранее заданной и построенной на компьютере.

История 3D печати.

Трёхмерная или 3D печать представляет собой послойное создание физического объекта. Технология трёхмерной печати зародилась в середине ХХ века, когда Чарль Халл разработал модель 3D принтера, тогда же были выпущены первые 3D принтеры, больше напоминавшие производственные станки, нежели печатающие устройства. Цена таких устройств составляла от нескольких десятков до нескольких сотен тысяч долларов. С развитием технологии трёхмерной печати 3D принтеры становились более компактными и дешёвыми. Появились первые устройства, доступные не только для промышленных предприятий и крупных коммерческих организаций, но и для мелких предпринимателей и домашних хозяйств. Материалы для 3D печати могут быть самыми разными от так называемого ABC-пластика до шоколада.1

Технология использования таких принтеров.

3D-печать может осуществляться  разными способами и с использованием  различных материалов, но в основе  любого из них лежит принцип  послойного создания (выращивания) твёрдого объекта. Применяются две технологии формирования слоёв:

Лазерная стереолитография — ультрафиолетовый лазер постепенно, пиксель за пикселем, засвечивает жидкий фотополимер, либо фотополимер засвечивается ультрафиолетовой лампой через фотошаблон, меняющийся с новым слоем. При этом жидкий полимер затвердевает и превращается в достаточно прочный пластик.

Лазерное сплавление - melting — при этом лазер сплавляет порошок из металла или пластика, слой за слоем, в контур будущей детали.

Ламинирование — деталь создаётся из большого количества слоёв рабочего материала, которые постепенно накладываются друг на друга и склеиваются, при этом лазер вырезает в каждом контур сечения будущей детали.

Застывание материала при охлаждении — раздаточная головка выдавливает на охлаждаемую платформу-основу капли разогретого термопластика. Капли быстро застывают и слипаются друг с другом, формируя слои будущего объекта.

Полимеризация фотополимерного пластика под действием ультрафиолетовой лампы — способ похож на предыдущий, но пластик твердеет под действием ультрафиолета.

Склеивание или спекание порошкообразного материала — похоже на лазерное спекание, только порошковая основа (подчас на основе измельченной бумаги или целлюлозы) склеивается жидким (иногда клеящим) веществом, поступающим из струйной головки. При этом можно воспроизвести окраску детали, используя вещества различных цветов. Существуют образцы 3D-принтеров, использующих головки струйных принтеров. Густые керамические смеси тоже применяются в качестве самоотверждаемого материала для 3D-печати крупных архитектурных моделей.

Биопринтеры - печать 3D-структуры будущего объекта (органа для пересадки) производится стволовыми клетками. Далее деление, рост и модификации клеток обеспечивает окончательное формирование объекта.2

 

3D печать в медицине или биопринтеры.

В конце первого десятилетия XXI века группа учёных Института регенеративной медицины при Университете Уик Форест пришла к выводу, что человеческие ткани можно напечатать при помощи струйных принтеров, заправив их живыми клетками. С этого момента началась кропотливая работа над созданием биопринтера для выращивания человеческих органов. Такое устройство было продемонстрировано в сентябре 2011 года на конференции по новым технологиям и дизайну «TED-2011». Устройство функционирует так же, как и обычный струйный принтер, но вместо чернил оно использует стволовые клетки людей и животных.

3D принтер способен печатать  кусочки ткани, кожи, позвоночные  диски, коленные хрящи и полноценные  органы. Перед началом печати  орган больного сканируют с  разных ракурсов и загружают  полученную информацию в трёхмерный  принтер, вместе с образцом ткани  органа. За несколько часов работы  устройство воссоздаёт точную  копию органа, включая сосуды. При помощи трёхмерной печати американские учёные вырастили человеческий мочевой пузырь и половые органы кроликов, которые после их вживления ампутированным кроликам позволили животным снова спариваться. Также учёные воссоздали сердце крысы, которое успешно работало после имплантации подопытному животному.3

С помощью 3D-печати можно изготовить и элементы протеза, необходимые для использования в ортопедии или стоматологии. Так, в начале 2012 года 83-летней женщине из Голландии вместо челюсти, разрушенной раком, имплантировали титановую челюсть, отпечатанную целиком на 3D-принтере. Еще «Газета.Ru» рассказывала об американской девочке Эмме, элементы экзоскелета для которой были напечатаны с помощью принтера, разработанного компанией Stratasys. Эмма Лавель из Филадельфии страдала врожденным артрогрипозом, из-за которого она совершенно не могла шевелить руками, ее плечевые суставы были повернуты внутрь, и она могла двигать лишь большим пальцем. Напечатанные на трехмерном принтере элементы внешнего скелета, которые Эмма назвала «мои волшебные руки», дали ей возможность играть, рисовать и обнимать родителей.

Уже сейчас можно получить четкую копию, например, человеческого черепа. Исходный объект послойно сканируется, затем «переводится» на язык многоугольников, и с помощью 3D-принтера его можно воссоздать с заданной точностью.

А можно ли на 3D-принтере печатать не только элементы скелета, но и органы? Ответ на этот весьма, как показалось бы лет десять назад, странный вопрос сейчас уже утвердительный. Первые испытатели, кому пришла в голову идея напечатать органы, заряжали картридж 3D-принтера клетками вместо чернил и выкладывали их на подложку слой за слоем. Но без постоянной подпитки клетки гибнут раньше, чем закончится печать. Летом 2012 года биотехнологи из университета Пенсильвании, Гарварда, Массачусетского технологического института и Кембриджа, статья которых появилась в журнале Nature Materials, нашли выход из ситуации: они стали наращивать ткань на каркас из сахарных трубочек, которые подменяют собой сеть кровеносных сосудов. Отпечатанные трубочки образуют «скелет» будущей печени или другого органа. Его заливают гелем, содержащим живые клетки крысиной печени. Специальные белковые молекулы «привязывают» клетки к стенкам трубочек — так получаются заготовки капилляров. После этого авторы прокачивали по трубочкам питательную жидкость, имитирующую кровь. Растворяя сахар, эта жидкость избавляет искусственную ткань от «строительных лесов» и одновременно не дает клеткам проголодаться.

Сосчитав клетки в начале эксперимента и восемь дней спустя, ученые обнаружили, что выживших среди них оказалось заметно больше, чем, к примеру, в питательном геле, где принято содержать клеточные культуры. Исследователи также показали, что этот подход хорошо работает для различных типов клеток и позволяет независимо контролировать геометрию «органа» и выбранный тип клеток — и выстилающих сосуды-каналы, и заполняющих пространство между ними. Что касается предыдущих экспериментов по «печати печени», то там массовая гибель клеток начиналась уже в первые часы – и хуже всего приходилось тем, которые лежали глубже относительно поверхности.4

Выводы.

Эксперты пророчат трёхмерным принтерам звёздное будущее. Грядут времена, когда каждый человек сможет, не выходя из дома, напечатать себе новую пару обуви, кофейный сервиз, игрушки для ребёнка, изысканное блюдо или залечить рану. Но это также может привести и к непредвиденным последствиям. Мое мнение такое: поживем – увидим, а пока надо радоваться тому, что имеем.

 

1Веб-портал о принтерах и комплектующих.

http://www.orgprint.com/en/wiki/istorija-3d-pechati

2 материал свободной энциклопедии Википедия

http://ru.wikipedia.org/wiki/3D-%D0%BF%D1%80%D0%B8%D0%BD%D1%82%D0%B5%D1%80

3 Веб-портал о принтерах и комплектующих

http://www.orgprint.com/en/wiki/istorija-3d-pechati

4 Материал взят с сайта http://www.gazeta.ru/science/2012/11/12_a_4848441.shtml