Industrie, astronautică și medicină: la ce se folosește imprimarea 3D?

Imprimantele 3D nu-și mai au locul doar pe masa pasionaților de tehnologie. Tipărirea tridimensională a pătruns, de asemenea, în industrie și medicină și a devenit o afacere de miliarde de dolari. Imprimantele 3D redau sănătatea pacienților, reduc costurile și accelerează producția - și joacă un rol vital în colonizarea satelitului nostru natural și planetei Marte.

Am scris despre principiul imprimării tridimensionale în detaliu într-unul din articolele anterioare, deci, ca un memento: imprimarea 3D este o metodă în care un obiect fizic este tipărit dintr-un model digital (obținut prin scanare 3D) prin stratificare graduală de material - cel mai adesea plastic topit.

Pot fi tipărite obiecte sofisticate cu rezoluție nanometrică, precum și produse gigantice cu dimensiuni de până la 10 metri. În plus față de imprimarea la domiciliu pentru divertisment, imprimantele 3D au fost deja utilizate în fabricile industriale, unde (așa-numita producție aditivă) s-au alăturat părții de prelucrare, strunjire și alte procese de producție.

Dar la ce se folosește exact imprimarea 3D?

Industrie: imprimarea prototipurilor și pieselor de schimb

Imprimarea 3D este un instrument popular în special în industria auto și aerospațială, unde scurtează timpul dintre proiectarea și producția unui prototip. În plus, imprimantele 3D produc piese pentru a face asamblarea mai ușoară (de exemplu, piese de prindere), matrițe sau componente metalice de rezervă pentru echipamentele de producție.

Lucrătorii de întreținere nu așteaptă câteva săptămâni pentru piese de schimb, ci doar câteva ore - până la tipărirea piesei. Imprimarea din metal (titan, aluminiu, oțel și altele) funcționează pe principiul sinterizării cu laser a pulberii metalice. Urmăriți un exemplu în următorul videoclip:

Tipărirea ceramică câștigă, de asemenea, teren. Se folosește, de exemplu, pentru producerea de piese de refractare pentru cuptoare sau pentru producerea de componente pentru sisteme de înaltă tensiune. O noutate relativă este imprimarea pieselor ușoare și solide din carbon.

Imprimantele 3D ca pionier al cunoașterii umane

Pe lângă imprimarea pieselor pentru sistemele de alimentare cu combustibil și alte componente aerospațiale, atenția oamenilor de știință și a inginerilor se concentrează pe posibila utilizare a imprimării 3D în construcția așezărilor permanente pe Lună și Marte.

Tehnologia tipăririi din materiale de construcție (amestecuri de beton, nisip și fibră de sticlă) a fost testată și, deși nu a pătruns încă în practica construcției, arată o posibilă modalitate de așezare viitoare a corpurilor în sistemul solar.

Imprimarea 3D a complexelor rezidențiale ar reduce semnificativ costul colonizării pe Marte și Lună. Ar fi suficient să scoateți și să transportați doar componentele cheie ale clădirilor - restul ar fi realizat de un sistem de imprimante din materii prime ce se găsesc pe locul viitoarei colonii.

Acest lucru este important, printre altele, deoarece locuințele lunare și marțiene ar trebui protejate împotriva radiațiilor ultraviolete puternice și extrem de periculoase. Luna oferă utilizarea unei roci numite regolit, în cazul lui Marte ar fi posibil să se folosească nisipul omniprezent. Imprimantele 3D din spațiu nu sunt nimic nou. La Stația Spațială Internațională (ISS), experimentele cu imprimarea 3D se desfășoară de câțiva ani.

Modul de imprimare a organelor de schimb

Imprimarea 3D câștigă cea mai mare atenție în domeniul medicinei. Este deja folosit astăzi pentru a tipări modele de organe înainte de a solicita proceduri chirurgicale. Modelul fizic al rinichiului sau ficatului îi ajută pe chirurgi să aleagă incizia și procedura potrivită și să încerce operația într-o oarecare măsură. Medicii obțin date despre forma organelor prin tomografie și alte metode de scanare.

Imprimantele 3D sunt utilizate în mod obișnuit pentru a realiza proteze articulare sau coroane dentare și implanturi. Experimentele cu imprimarea simplă a țesuturilor se află în stadiul experimental, folosind o soluție de celule ca „cerneală”. Printre altele, oamenii de știință au reușit deja să tipărească un model la scară al inimii umane:

Inima imprimată include un sistem vascular și o pereche de atrii și ventriculi

Tipărirea organelor ar revoluționa introducerea antibioticelor. Acest lucru se datorează faptului că sistemul imunitar al beneficiarului reacționează negativ la organele transplantate de la donatori vii sau morți - dacă imunitatea nu ar fi suprimată de medicamente, corpul ar distruge treptat organul transplantat. Cu toate acestea, organele tipărite din propriile celule ale pacientului nu au o reacție similară.