Университет штата Мэн ещё в 2019 году попал в книгу рекордов Гиннесса, когда инженеры создали самый крупный полимерный 3D-принтер, который способен печатать целые дома. Однако теперь эти же специалисты побили собственный рекорд, построив новый гигантский 3D-принтер Factory of the Future 1.0 (FoF 1.0), который может построить дом за 80 часов.

Принтер из термопластичного полимера достигает 30 метров в длину и 10 метров в ширину, при этом он способен печатать здания, потребляя 220 килограммов материалов в час. Устройство было создано при поддержке Минобороны США и по задумке создателей оно должно эффективно строить не только жильё, но и мосты, ветряные энергостанции и даже морские суда.

Ради этих целей FoF 1.0 задуман таким образом, чтобы динамически переключаться между различными процессами, такими как субтрактивное производство или операции с роботизированной рукой. А если разместить рядом два таких огромных принтера, они могут работать сообща одной деталью по одной схеме, чтобы печатать большой и сложный объект.

Разработчики отмечают, что их изобретение оставляет намного меньше вредных отходов, нежели его аналоги, при этом готовые объекты также можно перерабатывать, чтобы использовать материалы повторно. В текущий момент принтер должен решить проблемы с дефицитом рабочей силы, которая наблюдается в штате.

• Телеграм
• Дзен
• Подписывайтесь на наши каналы больше новостей без политики в наших каналах

Впервые в мире исследователи из Пенсильванского университета (США) напечатали многослойную живую кожу прямо на серьёзной ране, при этом операция не оставила шрамов. Для этого разработчики использовали 3D-печать, которая буквально распечатала кожу во время операции на крысах.

Такая методика была создана, чтобы помочь людям, которые потеряли кожу головы или лица в результате различных травм. В текущий момент восстановление кожи на этих участках очень сложно, поскольку реконструктивная хирургия приводит к образованию рубцов, потере волос и отторжению трансплантата. Однако новая методика биопечати послойно распечатывает кожу на волосистых участках кожи, тем самым обеспечивая эстетичную реконструкцию головы и лица.

Команда начала с восстановления жировой ткани пациентов, добавив в биочернила сеть из молекул и белков, которые придают ткани структуру и эластичность. Гиподерма напрямую участвует в превращении стволовых клеток в жир, обеспечивая защитную поддержку черепа, потому этот компонент стал самым важным. Вторым компонентом стали стволовые клетки, взятые из жировой ткани, а третьим — раствор для свёртывания крови с фибриногеном, который помог компонентам связаться с местом повреждения.

После этого исследователи провели эксперименты на крысах, распечатав смесь из фибриногена и стволовых клеток прямо на ране. После биопечати внешний эпидермис сформировался сам по себе, а это обеспечило полное заживление раны в течение двух недель. Кроме того, в гиподерме образовались наросты, — созревающие волосяные фолликулы, из которых затем появляются волосы. Учёные надеются, что их технология значительно улучшит внешний вид реконструктивных операций, а в будущем её можно будет объединить для 3D-печати костей.

• Телеграм
• Дзен
• Подписывайтесь на наши каналы больше новостей без политики в наших каналах

Учёные из Института Фраунгофера в Германии создали совершенно новый метод, который автоматически проектирует и печатает на 3D-принтере глазные протезы. При этом сами имплантаты моделирует искусственный интеллект, учитывающий параметры глазницы пользователя и другие факторы.

Сейчас у многих людей с глазными протезами есть орбитальный имплантат, который заменяет утраченный объём глаз и обеспечивает естественное движение мышц. Однако для снятия слепков требуются высококвалифицированные окуляры, а изготовление протеза занимает не меньше 8 часов. Кроме того, заливка слепка из альгината в глазницу, особенно детям, — очень неприятная процедура.

Новая методика использует томографический сканер для создания 3D-модели отсутствующего глаза, а цветное изображение оставшегося глаза гарантирует эстетическое соответствие. После сканирования данные передаются в ИИ, который создаёт дизайн и распечатывает протез на 3D-принтере с разрешением 18 миллиардов капель на кубический сантиметр.

Вся работа при этом занимает около двух часов, а по её завершении окулист регулирует имплантат, чтобы он идеально сел в глазницу. В исследовании с участием десяти человек лишь двум пациентам не подошли такие протезы. Тем не менее, разработчики методики указывают на то, что живые люди при таком производстве всё равно нужны, поскольку ИИ призван помочь окулистам, а не заменить их полностью.

• Телеграм
• Дзен
• Подписывайтесь на наши каналы больше новостей без политики в наших каналах

Мельбурнский королевский технологический университет (Австралия) создал новый «метаматериал», напечатанный на 3D-принтере, который оказался прочнее большинства других материалов, существующих в природе. Структура, по мнению её создателей, может пригодиться в любых отраслях, от медицинских имплантатов до производства новых ракет.

Метаматериал изготовлен из обычного титанового сплава, однако ключевое отличие от других подобных структур заключается в его конструкции. Вдохновлённые строением кораллов, исследователи создали уникальную решётчатую форму, благодаря которой изобретение получилось таким прочным, — прочнее, чем сплавы, использующиеся в аэрокосмической отрасли.

Чтобы воссоздать лёгкость и прочность кораллов, учёные поместили внутрь полой трубчатой структуры тонкую полосу. Вместе два элемента образуют силу и лёгкость, которые никогда не встречались в природе. Объединив две решётчатые структуры для равномерного распределения напряжения, инженеры тем самым нивелировали наличие слабых мест, где материал мог сломаться. Проект напечатали при помощи техники лазерного сплавления в порошковом слое. Этот подход плавит слои металлического порошка, а на выходе получается куб из титановой решётки, который на 50% прочнее литого магниевого сплава WE54.

Объект можно масштабировать по мере необходимости, используя разные типы принтеров. Кроме того, устойчивость к коррозии и нагреву делают разработку революционной для применения в разных областях производства. Теперь команда планирует усовершенствовать свой материал, чтобы он мог выдерживать температуру до 600°C. Подобная выносливость позволила бы использовать изобретение в аэрокосмической отрасли, а также создавать эффективных пожарных дронов.

• Телеграм
• Дзен
• Подписывайтесь на наши каналы больше новостей без политики в наших каналах

Исследователи из Висконсинского университета в США успешно напечатали на 3D-принтере ткань мозга, которая растёт и функционирует как обыкновенная. Более того, клетки превратились в функциональные нейроны, которые общались друг с другом в течение нескольких недель.

Изначально учёные стремились создать многослойную нервную ткань, в которой клетки созревают и образуют настоящие синапсы внутри. Для этого они выбрали гидрогель, состоящий из фибриногена и тромбина, а затем заправили этими биочернилами 3D-принтер. Высокая вязкость геля затрудняла печать, поэтому команда смешала его с гиалуроновой кислотой, сделав биочернила мягче.

Вместо традиционной вертикальной послойной печати исследователи создали узорчатую ткань, печатая полосу тонкого и насыщенного клетками геля рядом с другим горизонтально. В качестве сшивающего материала использовали всё тот же тромбин. В итоге через некоторое время напечатанные клетки образовали функциональные синаптические связи внутри слоёв. После этого нейроны начали разговаривать друг с другом, а тонкая ткань позволила клеткам получать достаточно кислорода и питательных веществ для поддержания жизни.

В конечном счёте коллектив распечатал кору головного мозга и полосатое тело, и даже разные клетки, принадлежащие разным частям мозга, смогли разговаривать друг с другом совершенно особенным образом. Поскольку техника печати не требует специального оборудования, она доступна каждой лаборатории, поэтому учёные надеются, что их изобретение поможет исследовать развитие мозга и протестировать различные лекарства.

• Телеграм
• Дзен
• Подписывайтесь на наши каналы больше новостей без политики в наших каналах

Врачи провели в России первую в мире операцию, где робот распечатал ткань прямо на пациенте. Сложная процедура прошла в Главном военном клиническом госпитале им. академика Н.Н. Бурденко в Москве, а хирургам помогали эксперты из Института биомедицинской инженерии МИСиC.

У пациента была глубокая и сложная рана в области лопатки и плеча. Сперва хирурги забрали собственные клетки пациента из костного мозга, а затем смешали с гидрогелем и поместили эту субстанцию в специальный шприц. После этого биопринтер, состоящий из компьютерного зрения и роборуки, просканировал поверхность раны, построил траекторию подачи биоматериала и распечатал «заплатку».

Директор института подчёркивает, что всю процедуру робот провёл без участия человека, за машиной лишь следил инженер, который вместе с хирургами проверил 3D-модель раны. Робот автоматически подстроился под пациента и проделал сложную работу самостоятельно.

«Принципиальное отличие от классического 3D-биопринтинга заключается в том, что использовались аутологичные клетки самого пациента. Их не надо предварительно модифицировать. Печать происходит сразу во время операции, клетки не изменяются, поскольку технология не требует дополнительного биореактора», — пояснил директор института Фёдор Сенатов в интервью РИА Новости.

Врачи уже в шутку назвали робота «Рука», поскольку пока что у него нет коммерческого названия. Однако это не предел инженерной мысли, потому что исследователи уже готовы перейти к печати кровеносных сосудов. Если это сложное мероприятие увенчается успехом, врачи смогут печатать настоящие полнофункциональные органы вроде почек или даже сердца, причём сразу во время операции.

• Телеграм
• Дзен
• Подписывайтесь на наши каналы больше новостей без политики в наших каналах

Томский политехнический университет разработал новые полимерные устройства, которые распределяют дозу электронов при лучевой терапии и тем самым уничтожают опухоли с минимальными побочными эффектами. Электронное облучение при раке довольно эффективно благодаря специальным аппликаторам, которые формируют электронный пучок и создают поля заданного размера. Однако органы искажают распределение пучка, поэтому облучение не всегда помогает против опухолей неправильной формы.

Томские учёные решили создать такое устройство, которое поможет облучать опухоли более эффективно, но при этом с минимальным воздействием на здоровые ткани. Для этого они предложили печатать на 3D-принтере особые устройства, которые частично поглощают прямоугольное поле облучения, чтобы на выходе получался луч, близкий к форме опухоли.

Чтобы создать такой аппликатор, команда использовала метод послойного наплавления, который позволяет печатать устройства для формирования электронного пучка заданной формы. Это позволило менять и форму поля электронного облучения, снижая дозу, которой облучают пациента.

Вместо металла, который обычно используется при создании таких устройств, исследователи выбрали полимеры, которые создают специфические пучки электронов и позволяют качественно облучать опухоли даже самой неправильной формы. Однако пока что эта разработка — лишь прототип реального устройства. В будущем томские учёные планируют найти более подходящий и уникальный материал для других типов излучений, которые применяются в лучевой терапии.

• Телеграм
• Дзен
• Подписывайтесь на наши каналы больше новостей без политики в наших каналах

Австрийский стартап в области пищевых технологий Revo Foods запустил в продажу веганское филе лосося, напечатанное на 3D-принтере. Венская компания основана в 2020 году и уже получила два патента на производство заменителей мяса, однако впервые напечатанная рыбная продукция вышла на промышленный уровень.

В качестве основного мотиватора сотрудники компании назвали чрезмерный вылов рыбы, который угрожает экосистеме океана, а, следовательно, и человеческой цивилизации. Поэтому инженеры разработали новую технологию экструзии, которая позволяет плавно интегрировать жиры в волокнистую белковую матрицу. Этот процесс приводит к созданию аутентичных морепродуктов, которые напоминают сочное рыбное филе.

Благодаря запатентованной технологии, которая гарантирует непрерывность 3D-печати, компания может массово производить продукты питания. При этом основным ингредиентом искусственной рыбы является микопротеин, созданный из мицелиальных грибов. У микопротеина мясистая текстура и высокая пищевая ценность, включающая содержание омега-3 жирных кислот, которые обычно есть в рыбе.

Микопротеин удобен тем, что требует меньше ресурсов при производстве по сравнению с рыбой, при этом 3D-еда может обладать любым вкусом и текстурой. Таким образом, филе из лосося стало первым напечатанным продуктом питания в мире, который поступил в сетевые магазины. Теперь создатели стартапа надеются, что смогут помочь экологии и приучить людей к новым пищевым привычкам.

• Телеграм
• Дзен
• Подписывайтесь на наши каналы больше новостей без политики в наших каналах