Giới thiệu
In 3D không phải là mới đối với năm 2017, nhưng năm nay, các nhà nghiên cứu đã vượt qua ranh giới của kỹ thuật dường như khoa học viễn tưởng, in các vật thể đòi hỏi các chi tiết phức tạp - chẳng hạn như mô hình giống như thật của một đứa trẻ sơ sinh và máy ảnh siêu nhỏ - cũng như các vật thể được tạo ra với các vật liệu nghe có vẻ đáng ngạc nhiên, bao gồm phô mai và thủy tinh.
Đọc tiếp để biết một loạt những điều thú vị và hấp dẫn nhất được in 3D vào năm 2017.
Mặt nạ cún con
Một chú chó con chó sục bull bull Dogrier 4 tháng tuổi đã trở thành bệnh nhân đầu tiên sử dụng mặt nạ in 3D mới để giúp phục hồi sau những chấn thương nghiêm trọng trên khuôn mặt. Xương gò má và xương hàm phải của chú chó con, cũng như khớp thái dương hàm của cô (khớp nối xương hàm với hộp sọ), đã bị gãy khi một con chó khác tấn công cô.
Chú chó con tên Loca đã may mắn được đến Trường Thú y thuộc Đại học California Davis, nơi các bác sĩ thú y tại trường đại học đã hợp tác với các đồng nghiệp của Đại học Kỹ thuật UC Davis để phát triển mặt nạ "Exo-K9 Exoskeleton" cho chó . Loca là bệnh nhân lý tưởng để thử nghiệm công nghệ trên.
Đầu tiên, các kỹ sư đã quét hộp sọ của Loca để thiết kế mặt nạ phù hợp tùy chỉnh, sau đó được in bằng máy in 3D. Chiếc mặt nạ giữ xương mặt bị gãy của Loca tại chỗ giống như cách một diễn viên giữ xương cánh tay hoặc xương chân bị gãy. Trong vòng một tháng, chó con có thể ăn kibble cứng và kiểm tra 3 tháng cho thấy khớp thái dương hàm đã lành như mong đợi.
Buồng trứng
Một con chuột cái được gắn buồng trứng in 3D đã sinh ra những chú chó con khỏe mạnh trong một thí nghiệm được thực hiện tại Trường Y khoa Feinberg thuộc Đại học Tây Bắc ở Chicago.
Kết quả được ca ngợi là một bước đột phá, vì một ngày nào đó có thể dẫn đến những cách mới để điều trị vô sinh ở người, mặc dù cần nhiều nghiên cứu hơn. Nó có thể đặc biệt hữu ích với những phụ nữ bị buồng trứng bị tổn thương do điều trị ung thư, các nhà nghiên cứu cho biết.
Sử dụng công nghệ in 3D, các nhà nghiên cứu đã tạo ra một giàn giáo xốp tinh xảo làm từ gelatin. (Gelatin là một loại collagen, một loại protein tự nhiên được tìm thấy trong cơ thể người với số lượng lớn.) Cấu trúc này sau đó được tạo ra với các tế bào buồng trứng từ một con chuột khác. Các nhà nghiên cứu đã thử nghiệm các hình dạng khác nhau của lỗ chân lông trước khi hạ cánh trên hình dạng cụ thể cung cấp lượng hỗ trợ phù hợp cho các tế bào buồng trứng.
Thí nghiệm đã thành công: Các tế bào được cấy ghép bắt đầu hoạt động như các tế bào trong buồng trứng khỏe mạnh tự nhiên, cuối cùng sẽ tạo ra các hormone thúc đẩy chu kỳ sinh sản của chuột. và cho phép nó mang thai.
Nhà ở
Ngôi nhà dân cư được in 3D đầu tiên được xây dựng trong vòng chưa đầy 24 giờ ở ngoại ô Moscow vào tháng 3. Các bức tường của ngôi nhà giống như studio rộng 400 mét vuông (37 mét vuông) được in bằng máy in 3D xây dựng di động do Apis Cor có trụ sở tại Moscow phát triển.
Thay vì in các tấm bê tông riêng lẻ sẽ được lắp ráp thủ công sau đó, máy in 3D đã in các bức tường và phân vùng thành một cấu trúc được kết nối đầy đủ, cho phép hình dạng tròn bất thường của ngôi nhà.
Mái nhà, cửa ra vào và cửa sổ là những thành phần duy nhất phải được lắp đặt sau đó bởi công nhân. Ngôi nhà nguyên mẫu có giá khoảng $ 10.134, hoặc $ 25 mỗi foot vuông ($ 275 mỗi mét vuông). Các thành phần đắt nhất, theo các nhà phát triển, là cửa sổ và cửa ra vào.
Công ty tin rằng in 3D có thể giúp việc xây dựng không chỉ nhanh hơn đáng kể mà còn thân thiện với môi trường hơn.
Nhà kính
Thủy tinh, một vật liệu được loài người sử dụng từ thời Ai Cập cổ đại, từ lâu đã chống lại việc in 3D. Điều này là do, để được xử lý, vật liệu cần được nung nóng đến nhiệt độ cực cao lên tới 1.832 độ F (1.000 độ C). Mặc dù máy in 3D công nghiệp phức tạp tồn tại có thể làm nóng vật liệu đến nhiệt độ rất cao bằng cách sử dụng tia laser, nhưng khi được sử dụng trên kính, sản phẩm tạo ra khá là không thể sử dụng được.
Các nhà nghiên cứu từ Viện Công nghệ Karlsruhe của Đức ở Eggenstein-Leopoldshafen đã giải quyết vấn đề bằng một kỹ thuật mới cho phép tạo ra các cấu trúc thủy tinh phức tạp bằng máy in 3D thông thường - mà không cần sưởi laser.
Là một vật liệu ban đầu, các kỹ sư đã sử dụng cái gọi là thủy tinh lỏng - hỗn hợp các hạt nano silica, thủy tinh vật liệu được làm từ - phân tán trong dung dịch acrylic. Một vật được in 3D và sau đó tiếp xúc với tia UV, làm cứng vật liệu thành một loại nhựa như thủy tinh acrylic. Sau đó, vật thể được nung nóng đến khoảng 2.372 độ F (1.300 độ C), đốt cháy nhựa và nung chảy các hạt nano silica lại với nhau thành một cấu trúc thủy tinh trong suốt, mịn màng.
Phô mai
Không giống như thủy tinh, phô mai có thể dễ dàng tan chảy. Vì vậy, không có gì ngạc nhiên khi các nhà nghiên cứu xem sản phẩm sữa là một ứng cử viên lý tưởng cho các thí nghiệm in 3D với thực phẩm.
Một nhóm các nhà nghiên cứu từ Trường Khoa học Thực phẩm và Dinh dưỡng tại Đại học Cork ở Ireland đã sử dụng một hỗn hợp tương tự như hỗn hợp được sử dụng để làm phô mai chế biến và phun nó qua vòi phun của máy in 3D để tạo ra một loại "chế biến" mới phô mai.
Hỗn hợp được làm nóng đến 167 độ F (75 độ C) trong 12 phút, sau đó chạy qua máy in 3D ở hai tốc độ đùn khác nhau. (Tốc độ ép đùn là tốc độ mà máy in đẩy phô mai tan chảy ra ngoài qua ống tiêm.)
Phô mai chế biến chứa hỗn hợp các thành phần, bao gồm chất nhũ hóa, dầu thực vật bão hòa, thêm muối, màu thực phẩm, váng sữa và đường. Nó có thể không chính xác là loại phô mai tốt nhất cho sức khỏe, vì vậy không rõ liệu món ăn mới có nhận được sự chấp thuận của chuyên gia dinh dưỡng hay không.
Tuy nhiên, từ quan điểm của các nhà nghiên cứu, phô mai in 3D là một thành công. Nó mềm hơn 45% đến 49% so với phô mai chế biến chưa được xử lý, màu đậm hơn một chút, hơi lò xo và lỏng hơn khi tan chảy. Nghiên cứu không đưa ra bất kỳ kết luận nào về hương vị.
Manikins giống như thật
Các em bé cảm thấy như thật đã được in 3D bởi các nhà nghiên cứu Hà Lan, những người hy vọng sẽ cải thiện phương pháp đào tạo cho các bác sĩ làm việc với trẻ sơ sinh.
Các nhà nghiên cứu trẻ em hiện đang được sử dụng để đào tạo bác sĩ là quá máy móc và không mang lại cảm giác thực sự khi điều trị cho một đứa trẻ mong manh, nhà nghiên cứu chính Mark Thielen, một kỹ sư thiết kế y tế tại Đại học Công nghệ Eindhoven, Hà Lan, nói với Live Science Tháng Ba.
In 3D cho phép Thielen và nhóm của ông tạo ra các manikin chính xác về mặt giải phẫu bao gồm các cơ quan nội tạng thực tế. Để đạt được độ chính xác cao nhất, các nhà nghiên cứu đã sử dụng quét MRI các cơ quan của trẻ sơ sinh sau đó được in ra với mức độ chi tiết cao. Ví dụ, một trái tim được in 3D sẽ bao gồm các van hoạt động chi tiết. Các manikin thậm chí có chất lỏng giống như máu lưu thông trong tĩnh mạch của họ.
Mục đích là để cung cấp một mức độ cao của phản hồi xúc giác thực tế khi thực hiện các can thiệp lâm sàng trên các manikin, Thielen nói. Nói cách khác, khi các bác sĩ phẫu thuật di chuyển một phần của manikin hoặc gây áp lực lên một khu vực nhất định, nó cảm thấy và di chuyển như thật.
Đôi mắt
Đôi mắt in 3D đã được tạo ra bởi các nhà nghiên cứu Hà Lan có thể giúp trẻ em sinh ra mà không có đôi mắt phát triển đúng cách trông tương đối bình thường. Thật không may, bộ phận giả mắt in 3D sẽ không cho trẻ em khả năng nhìn.
Khoảng 30 trong số 100.000 trẻ em được sinh ra với các điều kiện gọi là microphthalmia và anophthalmia, điều đó có nghĩa là mắt của chúng hoàn toàn bị thiếu hoặc kém phát triển. Do đó, hốc mắt của họ thiếu sự hỗ trợ về cấu trúc mà họ cần cho khuôn mặt của trẻ em phát triển theo cách thông thường.
Nếu một người trưởng thành bị mất một mắt, họ sẽ được làm mắt giả vĩnh viễn. Điều này là không thể ở trẻ em, tuy nhiên, chúng phát triển rất nhanh, đặc biệt là trong những tháng đầu tiên và những năm đầu đời.
Các nhà nghiên cứu cho biết việc in 3D các cấu trúc hỗ trợ tạm thời, được gọi là tuân thủ, có thể được thực hiện nhanh chóng, rẻ tiền và trong một phạm vi kích thước rất chính xác.
Điều này cực kỳ quan trọng vì, không có mắt, xương xung quanh ổ cắm thiếu sự kích thích thích hợp và khuôn mặt không phát triển tỷ lệ trông tự nhiên.
Các chất tuân thủ đã được thử nghiệm trên một nhóm nhỏ gồm năm đứa trẻ kể từ tháng Năm.
Robot leo núi
Một robot có chân in 3D mềm bằng cao su đã thể hiện khả năng tuyệt vời của nó để chinh phục địa hình gồ ghề, một nhiệm vụ thường làm tê liệt các robot truyền thống.
Các kỹ sư từ Đại học California, San Diego, đã thiết kế kỹ thuật số chân của robot và mô hình hóa hiệu suất và hành vi của nó trong nhiều tình huống - ví dụ, trên bề mặt cát mềm, trong không gian hẹp hoặc khi trèo qua đá.
Cuối cùng họ đã chọn một thiết kế bao gồm ba ống giống như xoắn ốc được kết nối rỗng bên trong và được làm từ sự kết hợp của các vật liệu mềm và cứng.
Khi họ đang bước một bước, hai chân kiểm tra địa hình xung quanh và sau đó điều chỉnh tức thời, thông qua các pít-tông phồng lên theo một trật tự nhất định và xác định dáng đi của robot.
Sự mới lạ của thiết kế, theo các kỹ sư, là thực tế là chân của robot có thể uốn cong theo mọi hướng có thể.
"Tiếng cười"
Tác phẩm nghệ thuật đầu tiên được tạo ra trong không gian vào tháng 2 năm nay bằng máy in 3D trên Trạm vũ trụ quốc tế.
Tác phẩm nghệ thuật đại diện cho tiếng cười của con người, và được tạo ra trong sự hợp tác giữa nghệ sĩ người Israel Eyal Gever và công ty Made In Space có trụ sở tại California như một phần của dự án có tên #Laugh.
Những người đam mê không gian đã được mời tham gia vào việc tạo ra tác phẩm nghệ thuật không gian thông qua một ứng dụng thu hút tiếng cười của người dùng và biến nó thành mô hình 3D kỹ thuật số giống như một ngôi sao.
Hơn 100.000 người đã góp tiếng cười cho dự án, bắt đầu vào tháng 12 năm 2016. Người dùng ứng dụng sau đó đã chọn ngôi sao cười hay nhất, dựa trên tiếng cười của Naughtia Jane Stanko ở Las Vegas. Thiết kế này sau đó được chiếu vào ISS và được in 3D trên máy thường được sử dụng để chế tạo phụ tùng.
Camera siêu nhỏ
Một máy ảnh siêu nhỏ có thể được sử dụng trên máy bay không người lái và robot thu nhỏ hoặc máy nội soi phẫu thuật đã được tạo ra bởi các nhà nghiên cứu Đức với sự trợ giúp của in 3D.
Máy ảnh này cung cấp tầm nhìn bằng mắt đại bàng - khả năng nhìn rõ các vật ở xa trong khi đồng thời nhận thức được những gì đang diễn ra trong tầm nhìn ngoại vi.
Để tạo ra thiết bị này, các kỹ sư của Viện Quang học Kỹ thuật tại Đại học Stuttgart ở Đức đã in các cụm bốn ống kính lên một con chip cảm biến hình ảnh bằng cách sử dụng một kỹ thuật gọi là viết bằng laser femtosecond.
Các ống kính thu nhỏ có phạm vi từ rộng đến hẹp và từ độ phân giải thấp đến cao. Cấu trúc này cho phép hình ảnh được kết hợp thành hình dạng mắt bò với hình ảnh sắc nét ở trung tâm, tương tự như cách nhìn thấy đại bàng.
Bốn ống kính có thể được thu nhỏ xuống tới 300 micromet bằng 300 micromet (0,012 inch, hoặc 0,03 cm ở mỗi bên), có kích thước bằng một hạt cát. Nhưng các nhà nghiên cứu nói rằng họ có thể làm cho thiết bị trở nên nhỏ hơn trong tương lai khi các chip nhỏ hơn có sẵn.
