3D-друк: від медицини до охолодження міст

Три цікаві новини зі світу адитивного виробництва.

У Мічигані відкрили новий Центр передового виробництва, який об'єднає виробників, студентів і дослідників. В Ізраїлі хірурги створили індивідуальний 3D-друкований імплант грудини, який допоміг відновити грудну клітку онкопацієнтки. А в Австрії 3D-друкована стіна з керамічних кубів допомагає боротися з перегрівом міського середовища.

Automation Alley та Oakland University запускають Advanced Manufacturing Center of Excellence

Акселератор передового виробництва Automation Alley та Oakland University, які базуються в Мічигані, започаткували спільний проєкт — Advanced Manufacturing Center of Excellence (CoE).

Центр покликаний розвивати співпрацю між виробниками, студентами та дослідниками й прискорювати інновації у сфері передового виробництва. Для цього буде поєднано загальнодержавну промислову мережу Automation Alley з інженерними дослідженнями та студентським потенціалом університету.

Новий центр також стане домівкою для Project DIAMOnD Digital Transformation Center від Automation Alley. Центр, який два роки тому відкрили в Auburn Hills, тепер перенесуть на територію університетського кампусу.

Project DIAMOnD — Distributed Independent Agile Manufacturing On Demand — є однією з найбільших розподілених мереж адитивного виробництва у США. За час роботи мережа виготовила понад 50 000 деталей, допомагаючи виробникам впроваджувати AM, підвищувати стійкість виробництва та зміцнювати внутрішні ланцюги постачання.

Advanced Manufacturing CoE стане майданчиком, де виробники зможуть:

• тестувати нові технології;
• розробляти застосування адитивного виробництва;
• отримувати технічну підтримку;
• проходити навчання;
• співпрацювати з дослідниками та студентами.

У міру розвитку центру Automation Alley та Oakland University планують оголошувати нові дослідницькі ініціативи, партнерства з промисловістю, програми розвитку кадрів та інші проєкти.

За словами генерального директора Project DIAMOnD Павана Музумдара, перенесення Digital Transformation Center — це не просто зміна адреси. Тепер розподілена виробнича мережа опиниться поруч із дослідженнями, які визначатимуть наступний етап розвитку Smart Product Recipes та металевого адитивного виробництва.

Головна ідея — перетворювати результати досліджень на реальні виробничі можливості та масштабувати технології, ефективність яких уже доведена.

Ізраїльські хірурги замінили грудину та частину ребер онкопацієнтки 3D-друкованим імплантом

Лікарі в Ізраїлі спочатку вважали пухлину, яка руйнувала грудину молодої жінки на ім'я Хадас, доброякісною. Однак подальші дослідження показали, що це була мезенхімальна пухлина з мутацією BRAF — надзвичайно рідкісний тип саркоми, про який у світі повідомлялося приблизно у 20 випадках.

Щоб видалити пухлину, хірургам довелося повністю видалити грудину, а також частини прикріплених до неї ребер.

За словами доктора Юрія Пейсаховича, керівника відділення торакальної хірургії в Clalit-Beilinson Hospital, грудина фактично є «якорем» усієї грудної клітки.

Оскільки заміна мала бути надзвичайно точною, хірурги обрали індивідуальний 3D-друкований імплант грудної клітки, спроєктований спеціально відповідно до анатомії пацієнтки.

Для його виготовлення використали поліефірефіркетон (PEKK) — високоефективний матеріал, який поєднує міцність і певну гнучкість, нагадуючи за механічними властивостями натуральну кісткову тканину. Крім того, конструкція дозволяє навколишнім тканинам поступово інтегруватися з імплантом.

Операція тривала близько двох годин. За цей час хірурги видалили уражену грудину та частину ребер, після чого відновили грудну клітку за допомогою індивідуального імпланта.

Наразі пацієнтка добре відновлюється вдома.

Доктор Пейсахович зазначив, що неточна реконструкція могла б порушити механіку дихання та захист серця й легень. Кожен вдих, кашель або фізичний рух створює значне навантаження на цю ділянку, тому такі операції належать до найскладніших реконструктивних процедур у торакальній хірургії.

Цей випадок також демонструє, як 3D-друк дає змогу створювати рішення, адаптовані до унікальної анатомії конкретного пацієнта.

3D-друкована керамічна стіна допомагає боротися з міською спекою в TU Graz

У міру того як температура в різних регіонах світу продовжує зростати, команда з Institute of Architecture and Media при Graz University of Technology (TU Graz) розробила енергоефективний спосіб боротьби зі спекою.

Дослідники створили 3D-друковані куби з високопористої кераміки, які використовують фізичний принцип, відомий як випарне охолодження.

Коли вода випаровується, вона поглинає тепло з навколишнього середовища, завдяки чому повітря охолоджується.

Куби виготовляють методом 3D-друку з керамічної глиняної суміші. Їхні сторони мають довжину приблизно 23 сантиметри, а випалювання відбувається за низької температури, щоб зберегти високу пористість матеріалу.

Крім того, конструкція використовує геометрію мінімальної поверхні (TPMS). Вона дає змогу використовувати мінімально необхідну кількість матеріалу, одночасно забезпечуючи дуже велику площу поверхні.

Вода поглинається керамічними кубами завдяки капілярним силам, після чого рівномірно розподіляється всередині структури. Це створює велику поверхню, з якої вода може безперервно випаровуватися.

У результаті 3D-друковані керамічні куби можуть стати ресурсоефективною альтернативою енергоємним системам охолодження. Технологію планують використовувати як для охолодження зовнішнього повітря, так і внутрішніх приміщень.

Дослідники також експериментують із біоінспірованими матеріалами. До глиняної суміші додають, зокрема, тирсу, грибні культури та навіть донні відкладення з озера Нойзідлер-Зе.

Кінцева мета — зробити природне охолодження доступнішим у міських районах.

За словами Мілени Ставриц із TU Graz, принцип випарного охолодження відомий уже багато століть — його використовували в глиняних глечиках і традиційних вітрових вежах. Новизна полягає у використанні 3D-друку для створення складних, пористих і функціонально оптимізованих конструкцій із глини.

Завдяки спеціальній геометрії такі структури ефективно утримують воду та створюють величезну поверхню випаровування навіть за невеликого загального об'єму.

Мета команди — забезпечити охолодження там, де люди найбільше потерпають від спеки, зокрема в містах, де деревам не завжди вдається забезпечити достатнє зниження температури.

Замість енергоємних систем кондиціонування дослідники роблять ставку на природні принципи охолодження.

Прототип 3D-друкованої керамічної охолоджувальної стіни розміром 2 × 2 метри зараз представлений на Stremayrgasse, у кампусі Neue Technik при TU Graz.

Ці проєкти добре демонструють, наскільки широким стає застосування 3D-друку.

У виробництві він допомагає створювати нові центри технологічних інновацій та розподілені виробничі мережі. У медицині — виготовляти індивідуальні імпланти, адаптовані до анатомії конкретної людини. В архітектурі та міському середовищі — створювати енергоефективні конструкції для боротьби з перегрівом.

І в кожному з цих випадків ключовою перевагою є не сам факт використання 3D-принтера, а можливість створювати складні, персоналізовані та функціональні конструкції, які важко або неможливо отримати традиційними методами.

#3DДрук #АдитивнеВиробництво #Медичний3DДрук #Інновації #РозумнеВиробництво #3DPrinting #AdditiveManufacturing #Medical3DPrinting #Innovation #AdvancedManufacturing

ДЖЕРЕЛО