• Czy niebawem będziemy jeść to, co upichcimy sobie na drukarce?
  • Przyszłość transplantologii – obiecujące badania druku narządów
  • Rogówka, kotlet, most czy rakieta? Możliwości druku 3D zaskakują

Możemy już drukować z setek różnych materiałów, od zabawek po auta, domy i rakiety. Ale niedaleka przyszłość druku 3D i tak może być jeszcze bardziej zaskakująca…

W Amsterdamie nad jednym z kanałów w Dzielnicy Czerwonych Świateł zawiśnie most dla pieszych, wydrukowany ze stali nierdzewnej. Pomysł realizuje firma MX3D, która do wydrukowania kładki użyła 4,5 tony metalowego atramentu i cztery roboty-drukarki w połączeniu z robotami przemysłowymi. Konstruowanie mostu w ten sposób zajęło im pół roku. Efekt? Oszałamiający. Most wyposażony jest na dodatek w inteligentne sensory zbierające dane na temat naprężeń konstrukcji.

Adres filmu na Youtube: https://www.youtube.com/watch?v=STAHy6hTP14

Drukowany most
Źródło: MX3D / YouTube

Drukowanie 3D dla inżynierów to wciąż rozwijająca się, ale inspirująca forma konstruowania. MX3D z fabryką w Amsterdamie jest coraz śmielsze w drukowaniu różnych rzeczy z metalu, a Holandia była pierwszym krajem, w którym zaczęto drukować mosty i kładki. Ostatnio projektanci i inżynierowie z MX3D pokazali – jak na stolicę Holandii przystało – wydrukowany rower wyścigowy. Z metalu drukarskiego wykonana została rama kolarki i widełki.

Adres filmu na Youtube: https://www.youtube.com/watch?v=Tw2IMw91Puo

Wydrukowany rower wyścigowy
Źródło: MX3D / YouTube

Najdłuższy most, jaki został wydrukowany z użyciem systemu drukarek 3D i sztucznej inteligencji, to kładka dla pieszych w Szanghaju. Wydrukowana z betonu przez dwa roboty w ciągu 450 godzin i ustawiona w tym roku ma blisko 27 metrów długości.

Most zaprojektował profesor Xu Weiguo z jednej z najbardziej znanych uczelni w Chinach, Uniwersytetu Tsinghua. Do budowy użyto specjalnego systemu druku 3D. Składa się on z dwóch ramion robotów, które poruszają się wokół i układają warstwy betonu.

Adres filmu na Youtube: https://www.youtube.com/watch?v=C5e0PfTMXGU

Drukowanie i instalacja mostu w Szanghaju
Źródło: Yuan G. / YouTube

Skalowanie w dwie strony

Od ubiegłego roku piękny, nawiązujący do natury most wydrukowany w technologii 3D ma też Hiszpania. Został on otwarty 14 grudnia w Alcobendas, mieście położonym w rejonie Madrytu. Projekt opracował Instytut Zaawansowanej Architektury Katalonii (IAAC). Jego celem było wykorzystanie jak najmniejszej ilości materiału. Do obliczeń modelowych wykorzystano uczące się sieci. Przeprawę wydrukowano przy użyciu betonu zbrojonego.

W projektowaniu modeli do druku ważna jest m.in. dokładna skala. Jednak można też iść w drugą stronę, np. studenci z Massachusetts Institute of Technology wydrukowali miniaturę mostu wymyślonego ponad 500 lat temu przez Leonarda da Vinci. Ten człowiek renesansu, wynalazca, malarz i świetny architekt zaprojektował najdłuższy wtedy na świecie most bez podpór na zlecenie sułtana, który chciał połączyć kładką Stambuł i Galatę (ok. 500 metrów przeprawy).

Ostatecznie projektu da Vinci sułtan nie wybrał, uważając, że taka przeprawa nie ma szans na skonstruowanie. Teraz studenci, posługując się szkicami mistrza udowodnili, że jego nowatorski pomysł mógłby z powodzeniem zaistnieć w renesansowej rzeczywistości.

Atrament dla serca

„Być może za 10 lat w najlepszych szpitalach na świecie pojawią się drukarki narządów” – twierdzi Tal Dvir, badacz w Szkole Biologii Molekularnej i Biotechnologii Uniwersytetu Telawiwskiego. To lider zespołu naukowców, którzy po raz pierwszy na świecie wydrukowali ludzkie serce.

Jest na razie wielkości serca królika i nie nadaje się jeszcze do eksperymentów transplantacyjnych. Jednak zawiera komórki, naczynia krwionośne, komory, zastawki i inne elementy, konieczne do normalnego funkcjonowania.

Dvir i jego zespół pobrali od pacjentów tkankę tłuszczową i przekształcili komórki tłuszczowe w macierzyste, które dodali do żelu i przetworzyli w komórki budulcowe serca. Unaczynione serce jeszcze długo nie zacznie bić, ale optymistycznie nastawieni naukowcy są zdania, że to wykonalne.

Spójrzcie na to

Postępy w dziedzinie drukowania innych elementów ludzkich tkanek też są widoczne. Już w ubiegłym roku zaprezentowano światu wydrukowaną rogówkę oka. Zewnętrzna warstwa ochronna gałki składa się z kilku warstw.

Blizny rogówki powstałe w wyniku jej uszkodzeń czy choroby mogą prowadzić nawet do ślepoty, na którą lekarstwem jest przeszczep. Każdego roku wykonuje się ich od 40 do 50 tysięcy, a Światowa Organizacja Zdrowia szacuje, że na całym świecie około 4,9 miliona ludzi cierpi na ślepotę z powodu bliznowacenia rogówki.

Naukowcy z firmy Precise Bio opracowali nowatorski sposób hodowli i drukowania 3D komórek śródbłonka rogówki, dzięki pierwszej zintegrowanej platformie do drukowania 3D i inżynierii tkankowej. Umożliwia ona wytwarzanie skalowalnych, powtarzalnych narządów z komórek własnych pacjentów.

Aby wytworzyć żywą tkankę, komórki rogówki są drukowane w 3D wraz z bio-atramentem – macierzą zewnątrzkomórkową (ECM) złożoną z kolagenu i innych ważnych związków. Po wydrukowaniu przechodzą proces dojrzewania w temperaturze ciała, łącząc się w realny implant o jakości zbliżonej do ludzkiej rogówki po urodzeniu. Inżynierowie eksperymentowali już z przeszczepami rogówki u zwierząt, ale ich wyniki jeszcze nie są znane.

Podobną propozycję mają koreańscy badacze z Uniwersytetu Nauki i Technologii POSTECH. Zespół z powodzeniem wydrukował przezroczystą sztuczną rogówkę z siatką włókien kolagenowych. Kierująca pracą naukowców profesor Jinah Jang jest wynikami podekscytowana: „Sugerowana strategia może spełnić kryteria zarówno przejrzystości jak i bezpieczeństwa technicznego zaprojektowanej inżynieryjnie grubości rogówki. Wierzymy, że da to nadzieję wielu pacjentom cierpiącym na choroby związane z rogówką”.

Z drukarki na talerz

Specjalnie opracowana drukarka 3D zaprzęgnięta do pracy przez izraelski start-up Redefine Meat, z tłuszczu, wody i trzech różnych białek roślinnych drukuje kawałki steków. A dokładniej, tworzy matrycę włókna mięsnego z uwięzionym tłuszczem i wodą, naśladując w ten sposób teksturę i smak prawdziwego mięsa. Premiera tych maszyn, przeznaczonych do przemysłowego drukowania, planowana jest na 2020 r.

Steki drukuje też Nova Meat z Hiszpanii, światowego eksportera wołowiny. Badacze mają nadzieję, że żywność przyszłości będzie w ten sposób zdrowsza, tańsza i produkowana bez złego wpływu na środowisko.

Adres filmu na Youtube: https://www.youtube.com/watch?v=l4xs4pazfAg

Drukowany stek
Źródło: EIT Food / YouTube

Inny ciekawy i ekologiczny pomysł na drukowanie pełnowartościowego jedzenia mają dwie studentki z Holandii. Chcą do tego wykorzystać marnującą się żywność, której w Europie wyrzuca się ok. 20 procent. Młode Holenderki miksują atrament z różnego rodzaju uważanej za bezużyteczną żywności i dodając różnych przypraw tworzą nowe smaki. Drukują następnie przekąski o ornamentalnych kształtach i dostarczają je restauracjom.

Adres filmu na Youtube: https://www.youtube.com/watch?v=k3y-jOOIy6c

Przekąski o ornamentalnych kształtach
Źródło: Upprinting Food / YouTube

Z kolei na Uniwersytecie Technologicznym Nanyang w Singapurze trwają badania nad drukowaniem dań, dopasowanych do potrzeb danego człowieka – na podstawie jego danych medycznych i urządzeń, monitorujących funkcje życiowe, jak sen czy ruch. Smakowych atramentów ma być od kilkunastu do kilkudziesięciu.

Kosmiczne budowanie

Drukarki 3D w połączeniu z robotyką mogą już drukować rakiety. Taką ich umiejętność prezentuje Relativity, założona przez byłych inżynierów z Blue Origin i SpaceX. Swój prototyp Terran 1 drukuje w Los Angeles, a docelowo swoje wydrukowane rakiety chce testować na orbicie.

Relativity chce wydrukować prawie wszystko – od silników po kadłub. Ostatecznie firma ma nadzieję powtórzyć ten proces drukowania 3D w innym świecie, takim jak Mars, tworząc rakietę, która może wystartować z planety i powrócić na Ziemię.

Czy zamieszkamy na Marsie i tam będziemy sobie dowolnie drukować, co chcemy? Nikt tego nie wie, ale na wszelki wypadek AI SpaceFactory proponuje nam marsjańskie M1, oczywiście również trójwymiarowo wydrukowane.

Adres filmu na Youtube: https://www.youtube.com/watch?v=3S57kpoQZcY

Drukowane domy Marsha Alfa
Źródło: AI SpaceFactory / YouTube

Firma wygrała w konkursie NASA 500 tys. dolarów za swój projekt marsjańskiego osiedla. Domy Marsha Alfa są bardzo wytrzymałe i samowystarczalne. Budynki wydrukowane są z biodegradowalnego i nadającego się do recyklingu biopolimerowego kompozytu bazaltowego z użyciem odpadów zbożowych. NASA wyzwanie dla projektantów w drukowaniu marsjańskich siedlisk rozpoczęła cztery lata temu.

Podejrzeć oryginał

Most można zaprojektować, serce odwzorować z modelu, ale co z innymi, bardziej skomplikowanymi strukturami i ich drukowaniem na skalę przemysłową? Odpowiedzi udzielają badacze z MIT. Stworzyli startup, który pracuje nad wprowadzeniem wszystkich zalet drukowania trójwymiarowego dla zróżnicowanych produktów.

Adres filmu na Youtube: https://www.youtube.com/watch?v=FQe2Q3W2ETQ

Drukowanie 3D wspomagane przez widzenie maszynowe i SI
Źródło: Inkbit / YouTube

Wielomateriałową drukarkę 3D badacze połączyli z systemami widzenia komputerowego i uczenia maszynowego, czyli wyposażyli ją w oczy i mózg. System wizyjny kompleksowo skanuje każdą warstwę obiektu podczas drukowania, aby poprawić błędy w czasie rzeczywistym, podczas gdy system uczenia maszynowego wykorzystuje te informacje do przewidywania wypaczenia materiałów i tworzenia dokładniejszych produktów końcowych. Zainteresowanie tym rozwiązaniem już na wczesnym etapie jest ogromne, więc o start-upie Inkbit jeszcze z pewnością usłyszymy.

Tato, wydrukuj mi lamborghini

Wiadomo, że na świecie prowadzone są projekty drukowania części i obudów maszyn i pojazdów, choć wciąż na niewielką skalę. Możliwości takiego druku można poznać i w domowym zaciszu.

Zaproponował to zajmujący się na co dzień fizyką laserową mieszkaniec Ameryki, którego syn pasjonuje się grami komputerowymi, głównie wyścigami samochodowymi.

Adres filmu na Youtube: https://www.youtube.com/watch?v=enAhP0QobkA

Lamborghini wydrukowane w przydomowym garażu
Źródło: lasersterling / YouTube

Na życzenie jedenastolatka wydrukował pełnowymiarową, plastikową karoserię lamborghini aventadora z pomocą stacjonarnej drukarki. By usztywnić materiał pokrył go na gorąco włóknem węglowym. Samochód doposażył w używane części i ośmiocylindrowy silnik corvetty. Aby upowszechnić zalety i prostotę technologii przyszłości głównie wśród dzieci i młodzieży, stworzył też stronę na Facebooku.

Skip to content