Prof. Boghiu Oana Teodora
Cuprins
Ce presupune imprimarea 3D?.................................................................. ......................................................................................... ....................... 3 Cum functioneaza inprimanta 3D?....................................................... 3D?................................................................................... ............................ 4 Domeniile de utilizare a tehnologiei de tip ărire 3D ......................................................... ......................................................... 5 Construcţiile viitorului: imprimantele 3D pot produce materiale de 10.000 de ori mai rezistente decât o ţelul ................................................................. ................................................................................................. .................................... 7 Maşina construit ă cu imprimanta 3D - o perspectiv ă viabilă ....................................... ...................................... 7 Cercetătorii au creat un avion func ţional cu ajutorul print ării 3D ............................... ............................... 8 Inginerii britanici au „pilotat” primul avion 3D „scos la imprimant ă” ...................... 11 Proiectul primei cl ădiri realizate cu ajutorul imprimantei 3D ................................... 12 NASA finanțează construirea imprimantei 3D care „tip ărește” hrană....................... 13 Imprimantele 3D sunt folosite pentru tip ărirea de vene artificiale ............................ 14 Un chirurg a «tip ărit» un rinichi în direct, pe scena unei conferin ţe.......................... 15 Imprimantele 3D vor fi folosite de stomatologi pentru a «tip ări» dinţi! .................... 16 Poţi “repara” un animal mutilat............................................................. mutilat.................................................................................. ..................... 17 Imprimanta de “oase”................................................................. ................................................................................................. ................................ 18 Printarea 3D ar putea înlocui mulajul din gips........................................................... gips........................................................... 19 „Eliberatorul”, arma care va schimba viitorul................................................. viitorul............................................................ ........... 20 Primul pistol creat cu o imprimant ă 3D ..................................................................... ..................................................................... 22 Prima arm ă de foc func țională „fabricată” parțial de o imprimant ă 3-D ................... 23 Ultima inven ţie a cercetătorilor britanici: imprimanta 3D pe baz ă de ciocolat ă........ 25 Avantajele utilizării imprimantelor 3D ........................................................... .......................................................................... ............... 26 Imprimantele 3D au un impact negativ asupra sanatatii utilizatorilor ........................... 28 Bibliografie .............................................................. .............................................................................................. ...................................................... ......................30
1
Cuprins
Ce presupune imprimarea 3D?.................................................................. ......................................................................................... ....................... 3 Cum functioneaza inprimanta 3D?....................................................... 3D?................................................................................... ............................ 4 Domeniile de utilizare a tehnologiei de tip ărire 3D ......................................................... ......................................................... 5 Construcţiile viitorului: imprimantele 3D pot produce materiale de 10.000 de ori mai rezistente decât o ţelul ................................................................. ................................................................................................. .................................... 7 Maşina construit ă cu imprimanta 3D - o perspectiv ă viabilă ....................................... ...................................... 7 Cercetătorii au creat un avion func ţional cu ajutorul print ării 3D ............................... ............................... 8 Inginerii britanici au „pilotat” primul avion 3D „scos la imprimant ă” ...................... 11 Proiectul primei cl ădiri realizate cu ajutorul imprimantei 3D ................................... 12 NASA finanțează construirea imprimantei 3D care „tip ărește” hrană....................... 13 Imprimantele 3D sunt folosite pentru tip ărirea de vene artificiale ............................ 14 Un chirurg a «tip ărit» un rinichi în direct, pe scena unei conferin ţe.......................... 15 Imprimantele 3D vor fi folosite de stomatologi pentru a «tip ări» dinţi! .................... 16 Poţi “repara” un animal mutilat............................................................. mutilat.................................................................................. ..................... 17 Imprimanta de “oase”................................................................. ................................................................................................. ................................ 18 Printarea 3D ar putea înlocui mulajul din gips........................................................... gips........................................................... 19 „Eliberatorul”, arma care va schimba viitorul................................................. viitorul............................................................ ........... 20 Primul pistol creat cu o imprimant ă 3D ..................................................................... ..................................................................... 22 Prima arm ă de foc func țională „fabricată” parțial de o imprimant ă 3-D ................... 23 Ultima inven ţie a cercetătorilor britanici: imprimanta 3D pe baz ă de ciocolat ă........ 25 Avantajele utilizării imprimantelor 3D ........................................................... .......................................................................... ............... 26 Imprimantele 3D au un impact negativ asupra sanatatii utilizatorilor ........................... 28 Bibliografie .............................................................. .............................................................................................. ...................................................... ......................30
1
Printarea 3D, sau „additive manufacturing” (în traducere aproximativ ă „prelucrarea cumulativ ă”), așa cum i se spune în limbaj de specialitate, este pe cale s ă preschimbe fiecare aspect al existen țelor noastre. Este p ărerea lui Hod Lipson, profesor asociat la Universitatea Cornell, din Ithaca, New York și pionier în robotic ă evoluționistă și în inteligen ță artificială.
Mașinăriile de azi pot „printa” obiecte tridimensionale din aproape orice material – de la nailon pân ă la sticlă și de la ciocolat ă până la titan – totul dup ă cele mai complexe rigori geometrice. Acest lucru nu transform ă doar ingineria, ci și domenii nea șteptate precum educa ția, arheologia, biologia și chiar industria alimentar ă Printr-o simpl ă c ăutare pe Internet, putem descoperi deja mii de obiecte gata s ă fie printate la cerere, de la aparate auditive personalizate și până la replici cu aspect autentic ale anticelor t ăblițe cuneiforme. Iar cel mai important, în curând, oricine va fi capabil să creeze produse complexe rapid și ieftin, ceea ce va democratiza inova ția și va stimula creativitatea uman ă. Următorul nivel al acestei aventuri, pe care abia începem s ă o experiment ăm, este controlul asupra compozi ției materiei „printate” – mergând dincolo de modelarea geometrică, până la modelarea structurii interne a materialelor – cu o fidelitate f ără precedent, prevede Lipson. Limitele tradiționale impuse de fabricarea conven țională, în cadrul căreia fiecare componentă este creată dintr-un singur material, vor fi dep ășite în sensul că ne vom putea implica, cu o precizie la scar ă micrometric ă, în microstructurile materialelor. Acest lucru va însemna s ă facem materiale în interiorul materialelor, s ă combinăm multiple materiale în tipare complexe. Putem deja printa amestecat materiale dure și fragile în tipare care creeaz ă comportamente structurale noi și bizare, asemenea materialelor care se extind lateral atunci când sunt întinse longitudinal. Toată această flexibilitate nu înseamn ă altceva, concret, decât c ă oricine va putea să î și „printeze”, spre exemplu, o rachet ă de tenis personalizat ă, care să compenseze cu iscusință slăbiciunile unice ale unui anume individ, sau un disc intervertebral înlocuitor, pentru un implant, potrivit perfect unei anumite coloane vertebrale. Al treilea și cel din urm ă episod al acestei aventuri, din care nu vedem, momentan, decât primele semne, este controlul asupra „comportamentului”, potrivit profesorului Lipson. Aici, vom merge dincolo de a influen ța forma și compoziția materiei. Vom putea, de la acest punct, s ă program ăm materialele s ă func ționeze în moduri arbitrare – s ă simtă și să reacțoneze, să calculeze și să se
manifeste – avansând de la func ționalitatea
2
mecanică a unui obiect la controlarea felului în care acesta proceseaz ă informa ția și energia. Atunci când această zi va veni, vom putea „printa”, teoretic, orice – de la un telefon mobil și până la un robot care va ie și din imprimant ă pe picioarele proprii, având bateriile incluse. Dar nici robotul și nici telefonul nu vor ar ăta ca cele de astăzi, pentru că nu vor mai fi limitate de constrângerile impuse de fabricarea conven țională. Abilitatea de a construi sisteme de acest fel va crea o nou ă paradigmă inginereasc ă, una nu prea diferită de biologie. Lipson crede c ă, dacă oamenii s-au disociat de str ămoșii lor prin crearea de unelte, atunci fabricarea cumulativ ă reprezintă unealta suprem ă, una care va transforma cultura umană în feluri greu de anticipat.
Ce presupune imprimarea 3D? Imprimarea 3D este un proces folosit de câteva decenii în industrie, unde mai poartă numele de "prototipare rapid ă". Această tehnologie a ap ărut în anii '80, fiind folosită iniţial de companiile cu bugete masive, precum cele din industria aerospa ţială, sau de echipele de Formula 1. Acestea funcţionează într-un mod similar imprimantelor obi şnuite, folosind în loc de cerneală diferite materiale (de la plastic la argint sau chiar la titaniu) pe care le «imprimă» în straturi succesive, construind astfel un obiect. Imprimarea 3D este procesul prin care se pot realiza obiecte solide tridimensionale dintr-un model digital. Imprimarea se realizeaza prin aplicarea unor straturi succesive de material, stabilite in diferite forme. Acest mod de imprimare este diferit de tehnicile traditionale, care se bazeaza in mare parte pe indepartarea materialului, cum ar fi taierea sau gaurirea cu ajutorul robotilor industriali. O imprimanta 3D realizeaza procesul de imprimare folosind o tehnologie digitala. Deoarece au inceput a se vinde foarte bine, pretul acestor imprimante a scazut substantial, desi este o tehnologie noua. Imprimantele 3D sunt folosite in special in design-ul industrial, arhitectura, inginerie, constructii, automobile, tehnici dentare sau in educatie. Imprimantele 3D permit designerilor s ă producă într-un timp foarte scurt un prototip. Astfel, acesta poate fi testat şi remodelat rapid, fiind redus considerabil timpul necesar pentru a trece de la etapa de prototip la cea de produs finit.
3
Spre exemplu, constructorii de ma şini de Formula 1 puteau crea cu ajutorul aparatelor de prototipare rapid ă componente cu forme extrem de precise precum spoilerele. Produc ţia acestor piese complexe prin metode clasice putea dura câteva săptămâni, însă folosirea imprimantelor 3D reducea aceast ă perioadă la doar 48 de ore. Astfel, timpul câştigat permitea produc ătorilor să testeze mai multe variante ale componentelor şi să ajungă la versiunea final ă mult mai repede. O imprimantă 3D este un dispozitiv ce realizeaz ă obiecte fizice folosind ca şi intrări fişiere electronice create cu ajutorul pachetelor software de grafic ă tridimensională – 3D. Imprimanta depune pe o suprafa ţă de lucru straturi succesive de pulbere. Fiecare strat are o grosime de 0,1 mm. Un cap de imprimant ă pulverizeaz ă după fiecare depunere, un jet fin de adeziv, jet de adeziv ce solidific ă punctual pulberea astfel încât să fie respectat conturul tridimensional al obiectului. Dup ă fiecare ciclu de depunere a pulberii şi pulverizare de adeziv, suprafa ţa de lucru este coborât ă cu 0,1 mm – corespunzător grosimii stratului de pulbere ce urmeaz ă a fi depus. Odat ă cu adezivul pot fi pulverizate şi culori (în sistemul CYM) astfel încât obiectele realizate s ă fie colorate.
Cum functioneaza inprimanta 3D? Imprimantele 3D utilizeaz ă fişiere produse cu ajutorul unor pachete software de grafică 3D sau CAD. Obiectele con ţinute în aceste fi şiere sunt discretizate (feliate) în suprafeţe bidimensionale, suprafe ţe care atunci când sunt suprapuse, formeaz ă obiectul iniţial. Fiecare suprafa ţă corespunde unei depuneri de pulbere de 0,1 mm. Interfaţa imprimantelor 3D permite importarea şi prelucrarea diferitelor formate de fişiere. Software-ul permite rotirea, scalarea şi poziţionarea obiectelor 3D pe suprafa ţa de lucru. Producerea unui obiect presupune în general urm ătorii paşi: 1. obiectul 3D este importat şi “a şezat” pe suprafa ţa de lucru cu ajutorul softwareului imprimantei; 2. imprimanta depune un strat ini ţial de pulbere – strat support; 3. imprimanta 3D începe s ă depună succesiv straturi de pulbere peste care este pulverizat adeziv conform suprafe ţei bidimensionale procesate; 4. după fiecare pulverizare se a şteaptă solidificarea adezivului; 5. după terminarea modelului 3D, pulberea în exces este aspirat ă cu ajutorul unui dispozitiv special pentru a fi refolosit ă;
4
6. modelul 3D rezultat este suflat cu aer comprimat într-o incint ă specială pentru a îndepărta toate urmele de pulbere; 7. funcţie de destina ţia obiectului final, acesta poate fi impregant cu diverse substanţe astfel încât să aibă durabilitatea cerut ă. Utilizarea unor răşini epoxidice, face posibil ca, obiectele produse cu ajutorul unei imprimante 3D sa poata fi folosite şi în viaţa reală.
Domeniile de utilizare a tehnologiei de tipărire 3D Demonstrat de arma func ţională imprimată 3D, poten ţialul noii tehnologii de imprimare începe s ă fie exploatat în domenii diverse, precum medicina, construc ţiile sau industria alimentar ă. Plăci de surf, ma şini sau pră jituri sunt doar câteva din obiectele care demonstrează surprinzătoarea utilitate a imprim ării 3D. Câteva exemple din domenii în care tehnologia de printare 3D î și găsește aplicabilitate sunt:
Inginerie
Printare 3D de piese, subansamble și organe de ma șini în cadrul universit ăților cu profil tehnic: inginerie, inginerie mecanic ă, mecatronică, aviație, sisteme tehnologice.
Obținerea de modele 3D pentru asamblarea și utilizarea ulterioar ă.
Ideală pentru aplica ții industriale.
Medicină
Printarea 3D a organelor umane sau animale în forma lor real ă sau în secțiune în cadrul universit ăților de medicin ă, biologie, bioinginerie, cabinete medicale.
Părţi ale corpului uman. De şi nu pot fi realizate organe în întregime, cercet ătorii fac demersuri în acest sens. Organovo, un start-up specializat în imprimarea de material biologic, a f ăcut primul pas prin imprimarea unui ţesut al ficatului perfect func ţional.
De asemenea, cercetători de la Universitatea Cornell au creat o ureche uman ă ce poate fi folosit ă pe viitor pentru un implant.
Proteze pentru oameni şi animale. Proteze faciale, osoase sau de înlocuire a membrelor sunt din ce în ce mai utilizate, nu doar pentru oameni, ci şi pentru animale.
Schelete şi replici ale cadavrelor. Pentru a proteja scheletele dinozaurilor şi pentru a facilita cercetarea lor, replici ale acestora au fost create de oamenii de ştiinţă de la
5
Universitatea Drexel din Philadelphia. În Belgia, mumiei Faraonului Tutankamon ia fost creată o replică în mărime naturală cu ajutorul aceleia şi tehnologii.
Replici ale fetu şilor. Companii braziliene sau japoneze ofer ă posibilitatea de a crea, pentru aproximativ 1.000 de euro, replici ale fetu şilor aflaţi încă în uter. Scopul acestora este doar unul decorativ.
Arhitectură Transformarea proiectelor din CAD în modele 3D fizice în cadrul facult ăților de arhitectură, birourilor de arhitectur ă, pentru produc ătorii de machete arhitecturale, design interior, constructori.
Locuinţe. Universitatea din California de Sud, în colaborare cu NASA, lucreaz ă la dezvoltarea unor structuri imprimate 3D, cu scopul utiliz ării lor ca locuin ţe pentru popularea Lunii, dar cercetarea include şi case printate pentru locuirea terestr ă.
Maşini şi aeronave. Mul ţi fabricanţi de maşini şi motociclete utilizează deja tehnologia pentru a realiza piese necesare construc ţiei maşinilor. Printre realiz ările în acest domeniu se remarc ă maşina electrică Urbee şi vehiculul aerian f ără pilot realizat de Universitatea din Southampton, ambele func ţionale şi create în întregime prin imprimare 3D.
Design
Modelare 3D în cadrul facult ăților de design industrial, arte decorative și design.
Prestatorii de servicii în design architectural pot beneficia avantajele oferite de machetele printate 3D.
Modelism Printarea 3D de machete RC din cadrul cluburilor de modelism sau pentru atelierele personale.
Industria filmului și animației.
Industrie alimentara Scoici, pră jituri şi gelatină cu gust de banan ă- acestea sunt alimentele pe care cercetătorii au reuşit să le imprime 3D. Cercet ări susţinute de NASA se fac şi pentru imprimarea altor tipuri de mâncare, de la carne pân ă la alimente de tip fast-food.
6
Construc ţiile viitorului: imprimantele 3D pot produce materiale de 10.000 de ori mai rezistente decât o ţelul Grinzile de oţel prezintă o rezistenţă uniformă, fiind la fel de tari de-a lungul întregii lor lungimi. Acum, cercet ătorii au descoperit c ă pot folosi imprimantele 3D pentru a produce grinzi personalizate pentru fiecare proiect. Speciali ştii au observat c ă dacă aceste grinzi sunt „tip ărite” luându-se în calcul scopul în care urmeaz ă să fie folosite, ele pot deveni mult mai u şoare decât grinzile din o ţel şi totodată de mii de ori mai rezistente. Procesul conceput de Yong Mao de la Universitatea Nottingham, al ături de colegii săi, nu reprezint ă o singură inovaţie, ci o serie întreag ă de inovaţii ce permit conceperea unor grinzi inovatoare. Mai întâi, cercet ătorii încep să testeze o grind ă virtuală, supunând-o sarcinii la care urmeaz ă să servească în realitate. Atunci când grinda virtuală „cedează”, cercetătorii folosesc un software sofisticat ce permite analizarea zonei din grind ă care a dus la cedarea acesteia, iar apoi zona vulnerabil ă este înlocuită cu o structură de tip fractal, ce poate fi tip ărită cu ajutorul unei imprimante 3D. Acest proces este reluat de mai multe ori, fiecare ad ăugire a unei structuri de tip fractal ducând la creşterea capacităţii de rezistenţă a grinzii şi la reducerea greut ăţii sale. Momentan, tehnologia actual ă a imprimantelor 3D permite doar 3 etape de îmbunătăţire a grinzilor. Chiar şi aşa, acest lucru permite conceperea unor grinzi de 10.000 de ori mai rezistente decât grinzile obi şnuite din o ţel. În acest moment, singura limitare a acestor structuri este nivelul de fidelitate al imprimantelor 3D. Pentru c ă aceste grinzi sunt proiectate special, este absolut necesar ca imprimanta să reproduc ă exact modelul computerizat, altfel grinda poate ceda. Pe m ăsură ce imprimantele 3D vor deveni mai sofisticate, având un grad de fidelitate mult mai mare, aceste grinzi super-rezistente şi super-uşoare vor cre şte în dimensiuni, fiind posibil ă folosirea lor la scară tot mai mare, ceea va duce la conceperea unor structuri extraordinar de rezistente şi foarte uşoare.
Maşina construită cu imprimanta 3D - o perspectiv ă viabilă După marea controvers ă a armelor de foc construite cu o imprimant ă 3D, a sosit momentul să vorbim despre ma şina printat ă. Nu vă închipuiţi însă că ve ţi merge cu roţi de plastic, iar motorul va fi din ABS. Urbee 2 este un concept cu şanse destul de mari s ă devină realitate. Majoritatea panourilor din care va fi construit ă caroseria vor fi realizate
7
cu ajutorul unei imprimante 3D, urmârindu-se o rezisten ţă la impactă similară cu cea oferită de maşinile de curse.
Urbee 2 nu va fi un bolid, ci un vehicul citadin cu trei ro ţi. Jim Kor şi compania sa Kor Ecologic inten ţionează să schimbe modul în care lumea prive şte construcţia maşinilor. O imprimant ă 3D perminte o libertate mai mare designerilor, în compara ţie cu o presă metalică. Mai multe elemente ale caroseriei pot fi construite dintr-o singur ă bucată, având astfel o rigiditate mai crescut ă şi o greutate mai redus ă. Ai astfel mai pu ţine puncte de sudur ă şi economise şti energie. Urbee 2 nu va fi construit ă integral din plastic. Şasiul şi motorul vor fi principalele elemente metalice ale ma şinii. Prototipul ma şinii va fi produs în halele companiei RedEye, care se ocup ă cu construc ţia unor modele la scar ă, folosind de obicei imprimare 3D. Părţile imprimate ale lui Urbee 2 pot fi realizate în aproximativ 2.500 de ore.
Cercet ătorii au creat un avion funcţional cu ajutorul printării 3D Construcția avionului cu ajutorul noii tehnologii a print ării tridimensionale, prezentate de site-ul nostru în urm ă cu doar câteva zile, constituie o premier ă la nivel mondial. Deşi a fost creat exclusiv cu ajutorul computerului, poate atinge viteze de 160 kmh (100 mph), având o anvergur ă a aripilor de doi metri. La fabricarea sa a fost folosit ă o imprimantă specială, care tipăreşte obiecte pe straturi de nailon, ulterior asamblate cumulativ. Componentele aeronavei au fost produse separat, cu ajutorul “print ării 3D” şi asamblate prin presare, f ără vreun fel de unelte ori adezivi, în doar câteva minute. Realizarea echipei de ingineri de la Centrul de Design şi Ingineri Computerizat ă al Universităţii din Southampton ar putea revolu ţiona industria aeronautic ă – aparatul de zbor, cu motorizare electric ă nu are nevoie de pilot, având în dotare un mini-sistem de pilot automat.
8
Procesul de fabricare folosit de echipa de cercet ători, numit „sinterizare laser”, permite proiectanţilor să creeze forme şi structuri care ar presupune în mod obi şnuit costuri mari de produc ţie. Noua tehnologie permite dezvoltarea unui aparat de zbor func ţional de la stadiul de concept în doar câteva zile – în timp ce construc ția aeronavelor cu ajutorul tehnicilor şi
materialelor conven ţionale dureaz ă cel puţin câteva luni. Mai mult, nefiind folosite
unelte pentru asamblare, orice modificare referitoare la forma şi mărimea aparatului poate fi efectuat ă f ără costuri suplimentare.
Profesorii Jim Scanlon şi Andy Kean, coordonatorii echipei, sus ţin că „noua procedură de design permite echipei de proiectare folosirea unor idei şi tehnologii de construcţie deja consacrate, dar care, prin utilizarea metodelor tradi ţionale de produc ţie ar fi avut pre ţuri prohibitive”.
9
Sursa de inspira ţie a noii creaţii o constituie bombardierele Vickers Wellington, ce şi-au luat pentru prima oar ă zborul în 1936, proiectate la acea vreme de Barnes Wallis. Referitor la structura acestora, cei doi profesori, afirm ă c ă de şi este rigidă şi u şoară, se bucură de o mare complexitate. Construc ţia unei astfel de structuri cu mijloace convenţionale ar fi necesitat adaptarea multor piese individuale, ce apoi ar fi trebuit asamblate cu costuri uria şe.
Noul avion tipărit tridimensional a fost botezat SULSA (Southampton University Laser Sintered Aircraft – Avion Sinterizat Laser al Universit ăţii Southampton) şi constituie doar o parte a unui amplu proiect de dezvoltare a unor înalte tehnologii de producție. De altfel, Universitatea Southampton s-a aflat în avangarda dezvolt ării de aparate de zbor f ără pilotare uman ă, încă de la începutul anilor 90. De și astfel de aparate sunt utilizate în special în industria de ap ărare, se bucur ă de un interes din ce în ce mai crescut şi în cercetarea ştiinţifică.
10
Inginerii britanici au „pilotat” primul avion 3D „scos la imprimant ă” Inginerii Universit ății din Southampton, Regatul Unit au proiectat, au „imprimat” și au trimis la cer prima aeronav ă produs ă aproape integral prin intermediul tehnologiei
de printare tridimensional ă. Vehiculul aerian f ără pilot, denumit SULSA (Southampton University Laser Sintered Aircraft), este alimentat de un motor electric ce reprezint ă, practic, singura componentă a vehiculului ce a fost creat ă prin metode de produc ție convenționale. SULSA are o anvergur ă a aripilor de doi metri, atinge viteza maxim ă de 160 km/h și
este foarte silen țios atunci când c ălătorește în regim de croazier ă. Create cu ajutorul
unei mșinării cu laser de sintetizare a nailonului EOS EOSINT P730, aripile, chepengurile, suprafe țele de control – practic tot ce alc ătuiește structura și controlul aerodinamic al aeronavei – au fost imprimate în stil personalizat pentru a se putea îmbina. Asamblarea nu a necesitat unelte specializate. O asemenea manieră de a realiza avioane este visul tuturor creatorilor de aeronave. Construirea unui colos zbur ător de tipul unui Boeing 787, spre exemplu, necesită implicarea multor ma șinării, folosirea multor unele personalizare și, mai presus de orice, de șeuri. Imprimarea 3D face posibil ă construirea unor componente strat cu strat, permițându-le proiectan ților să creeze părți de aeronavă, virtual, f ără pierderi. Această metodă le permite, de asemenea, s ă parcugă un drum foarte scurt de la schemele în programe computerizate precum CAD și până la prototipuri concrete. Mai mult, li se parmite pe aceast ă cale inginerilor aeronautici s ă pună în practică trucuri de design despre care se știe că sunt eficiente, dar care presupun costuri mari și pierderi atunci când se concretizeaz ă – un exemplu îl reprezint ă aripile eliptice ale SULSA. Prin urmare, nu este o surpriz ă că, altundeva în Marea Britanie, o echip ă de ingineri Airbus lucreaz ă la imprimarea unei întregi aripi de aeronav ă comercială de linie, tipul care transport ă oameni – echipa având țelul final de a realiza prin imprimare 3D majoritatea componentelor importante ale unei întregi aeronave de transportat pasageri.
11
Proiectul primei cl ădiri realizate cu ajutorul imprimantei 3D Arhitectul olandez Janjaap Ruijssenaars, de la Universitatea de Arhitectur ă din Amsterdam a proiectat o cl ădire ce urmeaz ă s ă fie tipărită cu ajutorul unei imprimante 3D. Olandezul sper ă ca întregul proiect, Landscape House, s ă fie gata pân ă la finele anului viitor. Ruijssenaars lucrează împreună cu matematicianul şi artistul Rinus Roelofs pentru a dezvolta acest proiect folosind tehnologia de imprimare 3D. Cl ădirea urmează să fie printată pe buc ăţi, urmând ca ulterior ele s ă fie asamblate pentru a forma un întreg. Fiecare piesă printată cu ajutorul imprimantei 3D D-Shape şi va avea dimensiunea standard de 6 pe 9 metri. Creat ă de inventatorul Italian Enrico Dini, DShape este capabilă s ă printeze o clădire cu dou ă etaje utilizând straturi sub ţiri de nisip şi un liant anorganic.
Dini sugerează ca doar forma cl ădirii să fie printat ă, pentru ca ulterior, „contururile” s ă fie umplute cu beton armat cu fibre, în scopul cre ării rezistenţei. „Va fi prima cl ădire printată din lume. Sper ca atunci când o vom termina s ă poată fi deschisă publicului”, a declarat Ruijssenaars.
12
Proiectul este dezvoltat pentru competi ţia european ă a tinerilor designeri, numit ă Europan. Competi ţia are loc odat ă la fiecare 2 ani şi include participan ţi din 15 ţări. În 2006, arhitectul Janjaap Ruijssenaars a ajuns s ă fie cunoscut la nivel mondial pentru inventarea patului plutitor. La vremea aceea, crea ţia sa a fost numit ă, de către Time Magazine, cea mai bun ă invenţie a anului.
NASA finanțează construirea imprimantei 3D care „tip ărește” hrană O imprimantă 3D pentru mâncare i-ar putea hr ăni pe astronau ți în timpul călătoriilor spa țiale îndelungate. Este motivul pentru care NASA a încheiat un contract de 125.000 de dolari pe șase luni cu Systems & Materials Research Corporation, al c ărei angajament este să construiască un prototip de imprimant ă 3D care „tipărește” pizza. Anjan Contractor, care a pus bazele companiei amintite, a dezvoltat deja un model de imprimant ă gastronomică a cărei func ționare se bazeaz ă pe ni ște rezervoare ce conțin diverse pulberi și uleiuri a căror valabilitate „de raft” se men ține până la 30 de ani. Sistemul creează produse comestibile personalizabile și hrănitoare din zaharuri,
13
carbohidrați complecși, proteine și alte elemente de bază pentru nutri ția organismului uman. Imprimanta de pizza pe care o va asambla Contractor va func ționa tipărind inițial un strat de aluat, care va fi copt cu ajutorul unei plite încinse situat ă la baza dispozitivului. Apoi, imprimanta va suprapune un strat de sos tomat dintr-o pulbere amestecat ă cu apă și ulei, încheiând procesul cu aplicarea unui ultim nivel de compus proteic.
Imprimanta lui Contractor are la baz ă principiul de construc ție al imprimantei open-source RepRap 3D, iar inginerul inten ționează să mențină același statut și în cazul mașinăriei sale. Motivul este acela c ă investitorul î și imaginează un viitor în care fiecare bucătărie va fi dotat ă cu câte o imprimant ă 3D culinară, iar oamenii vor crea și vor face între ei transfer de „re țete” și aplicații pe baza acestui sistem.
Imprimantele 3D sunt folosite pentru tip ărirea de vene artificiale Piedica majoră întâmpinat ă până în prezent în crearea ţesuturilor artificiale a fost aprovizionarea acestora cu nutrien ţi, care se realizeaz ă natural prin intermediul vaselor capilare. O echipă de cercet ători de la Institutul Fraunhofer din Germania a rezolvat aceast ă problemă prin utilizarea unei imprimante 3D şi a unei tehnici numite polimerizare multifotonică. Din miile de pacien ţi care au nevoie disperat ă de un transplant, unii nu reu şesc să obţină organul necesar în timp util. Peste 11.000 de persoane au fost puse pe lista de aşteptare pentru transplant de organe în Germania doar în 2011. Pentru a salva cât mai multe vie ţi, cercetătorii din întreaga lume care activeaz ă în domeniul ingineriei ţesuturilor au încercat s ă creeze ţesuturi artificiale şi chiar organe întregi în laborator. Dar, pentru ca un organ creat în laborator s ă funcţioneze, el are nevoie de vase de sânge artificiale pentru a-l alimenta cu nutrimente. Au e şuat numeroase încerc ări de creare a unor vase capilare sintetice, îns ă cele mai recente rezultate ale echipei germane sunt promiţătoare. "Ambele tehnologii implicate func ţionează deja în teste şi se lucrează la dezvoltarea unei metode prin care ele s ă funcţioneze împreun ă", a declarat dr. Gunter Tovar, conduc ătorul proiectului BioRap aflat în desf ăşurare la Institutul Fraunhofer pentru Inginerie Interfacial ă şi Biotehnologie din Stuttgart. Tehnologia de imprimare 3D
14
este din ce în ce mai folosit ă în numeroase industrii, de la produc ţia obiectelor vestimentare şi crearea modelelor arhitecturale pân ă la modelarea figurinelor de ciocolată. Pentru a imprima, îns ă, ceva atât de fin şi de complex ca vasul de sânge, cercetătorii au combinat tehnologia tip ăririi tridimensionale cu cea a polimeriz ării bifotonice - folosirea fasciculelor laser asupra materialului pentru a stimula moleculele în puncte de focalizare de dimensiuni foarte mici. Materialul devine apoi unul solid, dar flexibil, permi ţându-le cercetătorilor să modeleze structuri elastice de mare precizie care s ă poată fi tolerate de ţesuturile corpului uman. Pentru ca vasele sintetice s ă nu fie respinse de organismul viu, pere ţii acestora vor fi tapeta ţi cu biomolecule modificate.
Un chirurg a «tipărit» un rinichi în direct, pe scena unei conferin ţe Mai întâi, un scanner creeaz ă o imagine 3D a rinichiului ce trebuie înlocuit, iar apoi este extras un ţesut de mici dimensiuni (cât jum ătate dintr-un timbru), pentru a folosi drept matriţă. După aceşti paşi, «imprimanta de organe» începe s ă construiască succesiv, strat cu strat, organul uman, replicând ţesutul pacientului. Unul dintre pacien ţii trataţi prin aceast ă metodă este Luke Massella, care a primit un rinichi «tip ărit» acum 10 ani, când terapia era experimental ă. "Mi-a salvat via ţa şi ma f ăcut ceea ce sunt ast ăzi", declară el. Anthony Atala, chirurgul care a conceput rinichiul pe scena TED, spune c ă 90% din pacienţii aflaţi pe lista de aşteptare pentru organe au nevoie de rinichi, iar cererea depăşeşte cu mult num ărul de organe disponibile. "Numărul insuficient de organe constituie o criz ă majoră în domeniul s ănătăţii", susţine Atala, argumentând în favoarea «tip ăririi organelor».
15
Imprimantele 3D vor fi folosite de stomatologi pentru a «tip ări» dinţi! Utilizarea tehnologiilor existente de printare în format tridimensional, folosind materiale din biocompu şi şi imagistica medicală, ar putea ajuta la reproducerea unor replici exacte ale din ţilor lipsă ai pacienţilor. Odată ce există posibilitatea de a imprima dinţi, nu este prea departe imprimarea alor p ărţi ale corpului uman. Stomatologii folosesc deja ma şinării pentru a realiza din ţii falşi. Dar tehnica actuală implică conectarea unui RMN la o ma şină de frezat şi tăierea noului dinte dintrun bloc de polimer. Acest proces este unul îndelungat şi unul nu tocmai exact. Din ţii au o formă complicată, modelarea unuia prin şlefuire, pentru a imita fiecare form ă unică a dintelui, fiind foarte dificil ă. Dar cercetătorii iranieni şi-au dat seama c ă dacă vor crea din ţii strat cu strat, proces folosit de imprimantele 3D, vor permite formarea unei proteze dentare mult mai precise. De asemenea, timpul necesar cre ării acestei proteze va fi unul foarte scurt. După ce procesul de imprimare a din ţilor cu ajutorul tehnologiei de printare 3D va fi stăpânit, s-ar putea trece la crearea unor noi p ărţi ale corpului. Protezele realizate din oase care s ă-l imite cu exactitate pe cel pierdut ar fi cu adev ărat minunate. Din moment ce se vor putea reface componente întregi ale organismului uman cu ajutorul acestei noi tehnologii, ştiinţa medicală va avea orizonturi mult mai largi.
16
Poţi “repara” un animal mutilat Femela de vultur cu cap alb a fost g ăsită în Alaska, în anul 2005, înfometat ă şi slăbită, cu partea de sus a ciocului sf ărâmată de un glon ţ. Fusese împuşcată de un braconier, iar por ţiunea de cioc r ămasă nu-i mai permitea s ă se hrănească normal. Pasărea a fost luată în grij ă de Birds of Prey Northwest, o organiza ţie nonguvernamentală cu sediul în statul american Idaho. G ăzduită într-un ad ăpost şi îngrijită de voluntari, pas ărea a fost hr ănită iniţial cu alimente lichide, printr-un tub, apoi cu bucăţele de hrană solidă. Îngrijitorii au sperat c ă porţiunea de cioc distrus ă se va regenera dar, din p ăcate, partea osoas ă a ciocului fusese prea grav v ătămată, astfel încât Beauty acesta este numele dat femelei - nu se mai putea vindeca în mod natural. În ciuda opiniei speciali ştilor, care recomandaser ă ca pasărea să fie eutanasiat ă, Jane Fink Cantwell, cea care o îngrijise, nu a renun ţat să caute o solu ţie. În cele din urm ă, ajutorul a venit din partea lui Nate Calvin, inginer, unul dintre fondatorii companiei Kinetic Engineering Group. El a f ăcut un mulaj al ciocului, l-a scanat cu ajutorul laserului, l-a ajustat prin intermediul unui program de modelare 3-D pe computer şi, pe baza modelului, a creat, cu ajutorul unei imprimante 3-D, o protez ă dintr-un polimer pe baz ă de nailon.
17
Întreagă echipă de specialişti a fixat apoi proteza, cu ajutorul unei monturi din titan, pe porţiunea rămasă a ciocului femelei de vultur. Şi astfel, pentru prima dat ă după 7 ani, Beauty a putut bea singur ă apă.
Imprimanta de “oase” Cercetătorii Universității din Washington au modificat o imprimant ă 3D capabilă să creeze componente metalice, astfel încât s ă modeleze un material ce are consisten ța similară cu cea a osului. Acesta ar putea servi la construirea unor „schele” pentru stimularea form ării noilor celule osoase în organismul omenesc. Materialul asemănător osului pare s ă nu provoace efecte secundare negative și în cele din urm ă se dizolvă. Dar, înainte s ă facă acest lucru, func ționează ca un schelet pentru dezvoltarea țesutului osos. Plasate într-un mediu cu celule osoase imature, structurile cu pricina încurajeaz ă creșterea osului care fuzioneaz ă cu țesutul deja existent. Dacă un medic are o radiografie a unui defect, aceasta poate fi transformat ă întrun fișier CAD și folosită pentru a se realiza un model adaptat la acel defect,sus ține Susmita Bose, coautor al proiectului științific și profesor la Școala de Inginerie Mecanic ă și a Materialelor, din cadrul Universit ății Washington.
18
În sensul medicinei regenerative, poten țialul noii tehnologii este uria ș. Ea deschide orizontul înspre posibilitatea de a crea implanturi perfecte, sau aproape perfecte, pentru țesut osos distrus sau deformat, permi țând cre șterea unui os nou, corectat și natural, mult superior unui analog ceramic sau metalic. Iar procedura este relativ rapid ă. Rețele de noi celule osoase au crescut în cadrul structurilor printate 3D în doar o s ăptămână de la plasarea lor în culturi cu celule osoase imature. Cercet ătorii cred c ă în numai câ țiva ani medicii și stomatologii ar putea printa la comandă țestul osos personalizat.
Printarea 3D ar putea înlocui mulajul din gips Designerul neozeelandez Jake Evill s-a gândit la un mod extrem de ingenios pentru a înlocui mulajul din gips folosit la refacerea rupturilor osoase ale bra țului folosind tehnologiile de printare 3D. Proiectul s ău denumit Cortex implic ă radiografierea bra țului, scanarea acestuia și crearea unui mulaj personalizat care s ă asigure vindecarea în siguranță, dar și o experiență mult mai pl ăcută. Nu mi-am rupt niciodat ă niciun os, a șa că n-am purtat niciodat ă „cămașa” de gips, dar din pove știle cunoștințelor care au avut aceast ă neplăcere, se pare c ă experiența este aproape insuportabil ă. În afară de faptul c ă hainele nu pot îmbr ăca și învelișul de gips, pielea acoperită de acesta nu poate fi cur ățată, nu mai respir ă foarte bine, intervin mâncărimi îngrozitoare și multe alte probleme care te fac s ă-ți ascunzi toate foarfecele din casă pentru a nu ceda tenta ției de a t ăia gipsul.
19
Există și varianta unor mulaje din fibr ă de sticlă care sunt mai sub țiri și mai ușoare, dar problema perspira ției și mâncărimilor rămâne neschimbată. Ideea lui Jake Evill pare o solu ție salvatoare datărită posibilității de personalizare a mulajului. Scopul mulajului este strict cel de a p ăstra oasele într-o pozi ție fixă pentru a se putea lipi în acea poziție. Proiectul Cortex al lui Evill propune o structur ă de mulaj de tip fagure, rezistent, dar care să lase în acela și timp pielea s ă respire în locurile în care nu este nevoie de el. Sistemul Cortex este destul de simplu. În primul rând, un medic trebuie s ă facă o radiografie la bra ț pentru a identifica precis locul sau locurile în care exist ă rupturi ale oaselor, procedur ă care oricum este aplicat ă și acum. Apoi se trece la a doua etap ă, scanarea 3D a bra țului pentru a determina exact forma bra țului și pentru a ob ține un design 3D pentru a fi procesat de computer. În ultima etap ă, datele despre loca țiile rupturilor și macheta grafic ă 3D sunt suprapuse, iar acesta determin ă forma și structura mulajului care va fi trimis la o imprimant ă 3D. Mulajul obținut va îmbrăca brațul pacientului ca o mânu șă și îi va permite purt ătorului să se comporte ca și când n-ar fi pățit nimic. Mulajul este sub țire, așa c ă nu va trebui s ă renunți la mâneca lung ă și fiind creat din mase plastice, acesta poate fi sp ălat și curățat odată cu bra țul. Imprimanta poate deveni, așadar, un instrument medical extrem de util.
„Eliberatorul”, arma care va schimba viitorul Un grup din Texas, condus de c ătre un anarhist auto-proclamat, a postat pe internet un videoclip a ceea ce pare a fi prima arm ă funcțională, obținută prin imprimare 3D. În videoclipul de 53 de secunde apare studentul de 25 de ani, Cody Wilson, care testează arma pe care a f ăcut-o singur acas ă, trăgând un foc. Testul pare s ă meargă bine și
arma rămâne intactă. Este posibil s ă nu poată fi folosită de mai multe ori f ără să se
dezintegreze, fiind f ăcută din plastic, și nici nu se știe la ce distan ță poate să tragă și ce
20
acuratețe are. Cu toate acestea, videoclipul este îngrijor ător și deja a iscat numeroase controverse. Wilson, care a fondat grupul non-profit Defense Distributed, a postat pe internet instrucțiunile, pentru ca oricine are acces la o imprimant ă 3D să poată să î și construiască arma. Imprimanta folosit ă pentru a face pistolul poate fi cump ărată online la pre țul de 8.000 de dolari, scrie CNN. Studentul la drept încearc ă să creeze o întreag ă bază de date cu modele și instrucțiuni, pe care s ă o pun ă la dispoziția oricui, iar pân ă acum reușise să facă doar bucăți din armă cu ajutorul imprimantei. Acum îns ă a reușit să facă prima armă funcțională imprimată integral. Pistolul a primit numele „Eliberatorul" și este f ăcut din 16 buc ăți de plastic interschimbabile, iar țeava pistolului se poate schimba în func ție de muniție. Vestea despre test a incitat spiritele, mai mul ți critici cerând interzicerea armelor imprimate 3D. Nu doar c ă se pot face în propria sufragerie a oric ărei persoane cu 8.000 de dolari și intenții violente, dar nici nu pot fi depistate, pentru c ă sunt invizibile detectoarelor de metale. Senatorul din New York, Charles Schumer, este doar unul dintre politicienii care cer o legisla ție mai strictă, care să interzică și astfel de arme. „O asemenea lege nu doar că ar interzice acestor persoane s ă facă arme pe buc ăți, dar ar crea vizibilitate problemei. Ne aflăm în situația în care oricine - un condamnat, un terorist - poate s ă deschidă a fabrică de arme la el în garaj," a declarat senatorul. Schumer este susținut de congresmanul Steve Israel, care a introdus o legisla ție pentru interzicerea armelor din plastic, legisla ție care urmeaz ă să expire la sfâr șitul acestui an. „Nu vreau s ă le fie și mai ușor criminalilor și teroriștilor să treacă prin detectoarele de metal cu arme din plastic și să urce cu ele în avioane," citeaz ă CNN. Însă sunt și mulți politicieni care sus țin aprig dreptul de purta arme și nu vor o lege mai strictă pentru controlul industriei. În lipsa unei asemenea legi, Defense Distributed a primit înc ă din martie o licen ță federală pentru a face și vinde arme pe bucăți, în mod legal. „Pentru mine este important ca declara ție politică. Viitorul este unul al accesului total la obiecte și realizarea lor personalizat ă. Nu contează ce decid politicienii, în acest viitor, oamenii î și vor putea face propriile arme," a declarat pentru CNN, tânărul Wilson. Și în ciuda faptului c ă a recunoscut c ă și criminalii se pot folosi de creația lui, pentru Wilson este mai important s ă demonstreze c ă există posibilitatea și libertatea de a le face, decât s ă oprească urm ările acestei acțiuni. Planurile de viitor ale
21
grupului includ extinderea paletei de muni ție pentru arma printat ă, dar și printarea ei cu imprimate mai ieftine, de doar 2.800 de dolari, scrie CNN. Imprimanta 3D folose şte modele digitale create de calculator, pentru a crea obiecte reale. Imprimanta urm ăreşte în cel mai mic detaliu forma modelului, depunând straturi subtiri de material, unul peste altul. Tehnologia dateaz ă din anii 1980, dar abia de curând a avansat atât de mult, încât oamenii de ştiinţă se aşteaptă să revoluţioneze pe rând toate industriile, de la ma şini, avioane, cl ădiri, mâncare, haine, juc ării, şi până la organe umane. O echip ă de bioingineri și medici de la Universitatea Cornell a creat prima ureche complet func ţională, cu ajutorul unei imprimante 3D, iar în luna martie, unui pacient american i s-a înlocuit 75% din craniu cu ajutorul acestei tehnologii. Printarea 3D a primit un impuls din partea pre şedintelui american Barack Obama, care a vorbit despre această tehnologie în discursul Starea Na ţiunii, scoţând în evidenţă că ar putea fi ceva care să creeze noi joburi high-tech în Statele Unite.
Primul pistol creat cu o imprimant ă 3D Americanii de la Solid Concepts au reu șit s ă creeze pentru prima dat ă un pistol din piese de o țel realizate cu o imprimant ă 3D prin sinterizare (presare și lipire) a pulberilor metalice. Sună cu adevărat periculos, dar americanii î și încep pledoaria prin a clarifica un pic lucrurile. Nu este vorba de o imprimant ă 3D care costă câteva sute de dolari și topește un biet filament din plastic, ci de una industrial ă, care necesită cunoștințe avansate de operare și la care nu poate avea acces oricine. Solid Concepts nici m ăcar nu a dorit s ă creeze un pistol mai accesibil ca pre ț, ci să infirme un mit conform c ăruia piesele metalice ob ținute nu ar fi la fel de rezistente ca cele realizate prin alte metode clasice de produc ție.
22
Americanii au reu șit, așadar, să producă cele peste 30 de piese metalice care compun un model 1911, creat original de John Browning, din o țel. „Întregul concept de folosire a procesului de sinterizare cu laser pentru a printa în 3D o arm ă din metal se învârte în jurul demonstr ării fiabilității, acurateții și aplicabilității printării 3D metalice pentru prototiparea func țională și realizarea de produse finite. Exist ă o concepție genneral gre șită conform căreia sinterizarea cu laser nu ar fi suficient de precis ă sau solidă, iar noi ne dorim s ă schimbăm această percepție”, spune Kent Firestone, vicepre ședinte al diviziei de Produc ție Aditivată a Solid Concepts. Mai mult, analizând piesele ulterior, americanii au descoperit c ă acestea au o porozitate mai mic ă și o complexitate mai mare în design decât cele realizate prin metode clasice. Oficialii companiei insist ă s ă spună că finisarea pieselor a fost f ăcută manual și nu au fost implicate alte ma șini pentru acest lucru.
Prima armă de foc funcțională „fabricată” parțial de o imprimantă 3-D Tehnologia imprimantelor 3-D a început s ă fie întrebuin țată în producerea diferitelor obiecte, de la cele cu rol de amuzament (figurine) și până la obiecte de real
23
folos (implanturi scheletice). Acum, o astfel de imprimant ă 3-D a fost folosit ă pentru construirea unei componente de mitralier ă AR-15 de calibru .223, care a intrat perfect în structura unei atare arme de foc func ționale. Constructorul, care se recomand ă sub pseudonimul „HaveBlue”, a realizat porțiunea de AR-15 care g ăzduiește toate componentele active ale mitralierei (inclusiv ansamblul declan șator și lăcașul pentru magazia de muni ție) folosind un model mai vechi de imprimantă 3-D intitulat „Stratasys”. HaveBlue a produs componenta armei alimentând imprimanta cu plastic ABS, avand la baza copolimeri Acrilonitril-ButadienStiren, dar a modificat pu țin aspectul original îngro șând anumite por țiuni pentru a suplini componența mentalică a piesei originale. Deși unii și-au expriamt scepticismul cu privire la siguran ța și la fiabilitatea armei, acuzând c ă porțiunea polimeric ă va ceda și va răni serios utilizatorul, autorul a declanșat f ără probleme 200 de proiectile în cadrul unei demonstra ții, cu ajutorul AR-15lui modificat. Cu siguranță nu este vorba despre prima component ă a unei arme de foc realizat ă vreodată la o imprimant ă 3-D, dar ar putea fi prima care face parte dintr-o mitralier ă complet func țională. De asemenea, fire ște că evenimentul are unele implica ții morale destul de delicate, întrucât alimenteaz ă justificat temerea c ă, pe măsură ce imprimantele 3-D devin tot mai populare, diver și indivizi î și vor putea produce singuri arme periculoase neînregistrate pe care s ă le folosească la comiterea diferitelor infrac țiuni.
24
Ultima invenţie a cercetătorilor britanici: imprimanta 3D pe bază de ciocolată Cercetătorii de la Universitatea din Exeter au creat o imprimant ă 3D care imprimă pelicule de ciocolat ă în locul celor de plastic sau cerneal ă. Deşi este încă un prototip, câteva lanţuri de magazine şi-au exprimat deja interesul pentru achizi ţionarea dispozitivului. Imprimarea 3D cu plastic şi metal este deja utilizat ă pe scară largă în industrie pentru a spori productivitatea în domeniul construc ţiilor. Liang Hao, coordonatorul echipei de cercetare, a declarat c ă imprimarea cu ciocolată este asemănătoare cu orice alt ă tehnică de imprimare 3D, începând cu o imagine plată similară cu produsul unei imprimante obi şnuite. "Apoi se realizeaz ă un format 3D, peliculă cu peliculă, imprimând ciocolat ă, nu cerneal ă. Se procedeaz ă ca în cazul obţinerii unei forme tridimensionale prin stivuirea hârtiei 2D. Odat ă ce o peliculă este completă, aceasta se solidific ă, iar mecanismul trece la urm ătoarea peliculă". Au mai existat şi alte încercări de dezoltare a unor imprimante pentru produse alimentare. De exemplu, cercet ătorii de la Universitatea Cornell din SUA au utilizat în 2010 alimente lichefiate drept cerneal ă pentru o ma şină special conceput ă pentru a imprima tridimensional. Doctorul Richard Hague de la Universitatea Loughborough a declarat c ă sistemul creat de cercetătorii de la Exeter reprezint ă un pas înainte spre ob ţinerea unui dispozitiv capabil să imprime f ără defecte obiecte 3D comestibile. Derularea procesului de imprimare necesit ă controlul atent al parametrilor esenţiali, cum ar fi temperatura. Odată ce prototipul va deveni un produs finit, va putea fi utilizat în industria restaurantelor şi în cea producătoare de alimente. Unele companii deja î şi exprimă acest interes. Pe lângă interesul pentru materialul folosit la imprimare, ciocolata, şi mai atrăgătoare este ideea că fiecare client î şi poate alege formele pe care s ă le dea produsului obţinut. Cu atât mai interesant este faptul c ă modelele pot fi desenate cu ajutorul computerului înainte de a fi imprimate. Se pot crea inclusiv chipuri de ciocolat ă 3D. După obţinerea de obiecte 3D din ciocolat ă, echipa doctorului Hao î şi doreşte să ducă imprimanta în spa ţiul virtual. "Acum avem oportunitatea de a combina ciocolata cu tehnologia digital ă, inclusiv proiectarea, confec ţionarea digital ă şi reţelele sociale. Ciocolata are un scop social, astfel
25
că ne dorim s ă creăm o comunitate cu care s ă împărtăşim modele, idei şi aspecte din experienţa noastră", au declarat cercet ătorii.
Avantajele utilizării imprimantelor 3D Procesul de imprimare 3D nu necesit ă matrițe din cauza metodei de fabrica ție în care materialul este adăugat în straturi succesive. Tipărirea 3D are câteva avantaje majore fa ță de metodele tradi ționale de fabricație:
Reducerea timpului de realizare Din cauza complexit ății lor, matri țele moderne necesit ă uneori câteva s ăptămâni
pentru a fi realizate. Obiectele realizate prin tiparire 3D nu numai c ă nu necesită matrițe, dar pentru c ă și cele mai complexe modele pot fi tip ărite 3D într-o singur ă bucată, nu este necesar niciun procedeu de asamblare a produsului, odat ă ce materialul de sprijin a fost eliminat.
Cost: Matrițele sunt foarte costisitoare, chiar dac ă nu sunt de dimensiuni mari, ele v ă pot costa de la câteva sute la câteva mii de euro. Dac ă sunteți în curs de a dezvolta un nou produs, probabil c ă veți avea nevoie de mai mult de un singur tip de model de testat înainte de fabrica ție, ceea ce înseamnă o matriță nouă de fiecare dat ă.
Complexitatea formelor: Atunci când un produs este modelat, matri ța trebuie să fie în măsură a fi eliminat ă după ce a fost utilizat ă. Acest lucru limiteaz ă complexitatea designului. În imprimarea 3D, complexitatea este aproape nelimitat ă, ceea ce înseamn ă că "formele imposibile" sau mecanisme func ționale pot fi imprimate într-o singur ă mișcare.
26
Asamblarea: Deoarece nu este necesar nici un alt procedeu de fabricare, nu nu sunt necesare rosturi sau suprafe țe de îmbinare și nici stabilirea unui process tehnologic ulterior print ării. Ce înseamnă acest lucru pentru produc ția de masă? Tipărirea 3D nu este un substitut pentru metodele actuale de produc ție de masă (încă). După ce prototipul a fost creat, produc ția devine mult mai ieftin ă și mai rapid ă prin metode tradi ționale. Tipărirea 3D face însă ca procesul de proiectare a produselor s ă fie mult mai rapid și cu rezultate mai bune, datorit ă termenelor de livrare și costurilor reduse în producerea de prototipuri. Tipărirea 3D deschide cu toate acestea, pia ța produselor low volum. Designerii pot lansa produsele pe pia ță de două ori mai repede decât prin metodele trdi ționale de concepere și testare.
Rapiditate Pentru că acest procedeu nu implic ă nici un tip de matri ță, durata de fabrica ție
consta în timpul necesar tip ăririi 3D a produsului. Astfel, un obiect de mici dimensiuni poate fi realizat și livrat în doar câteva ore. Dac ă obiectul dorit are o structur ă complexă, prin tehnologiile tradi ționale, doar realizarea matri ței ar dura săptămâni, iar dacă procesul necesită și asamblare, timpul și costurile de produc ție cresc pe masur ă.
Cost raportat doar la volum Una dintre calit ățile cele mai incitante ale print ării 3D este faptul c ă la baza
calculării costul de fabrica ție stă exclusiv pe volumul de material utilizat. Deoarece tehnologia de printare 3D const ă în “construirea” obiectului sau mecanismului gata asamblat, prin depunere succesiv ă de straturi de material, complexitatea lucr ării nu contează, nefiind necesare alte manopere și procedee adiacente. Cheltuielile de produc ție vor fi raportate astfel doar la dimensiunea obiectului, indiferent de complexitatea acestuia.
Realizarea de forme imposibile pentru tehnologia tradițională Tipărirea 3D are incredibila capacitate de a realiza mecanisme perfect
funcționale, dintr-o singur ă operațiune, f ără alte procedee de asamblare și post produc ție. Mecanisme cum ar fi rulmen ți cu bile, lan țuri, chiar și cutii de viteze întregi pot fi imprimate într-o singur ă mișcare.
27
Explicația constă în metoda strat-cu-strat de fabrica ție utilizată de imprimantele 3D. Modelul CAD al mecanismului este imprimat pe aparat. În cazul în care modelul presupune goluri de aer între diferitele p ărți componente sau între p ărți în mi șcare, este tipărit un material de suport. Odat ă ce modelul este finalizat, materialul ce a umplut golurile de aer precum și materialul de suport al piesei, sunt pur și simplu eliminate sau dizolvate, lăsând un mecanism de lucru perfect. Dacă ar fi să folosiți procedeele tradi ționale, ar trebui realizate matri țe multiple, urmate de procese de munc ă intensivă de asamblare, care cost ă timp și bani. În tehnologia aditivă prin care se execut ă printarea 3D, complexitatea nu implic ă deloc costuri suplimentare.
Înaltă acuratețe Imprimanta 3D pe care o punem la dispozi ția dumneavoastr ă, prin construc ția ei
compactă și robustă, precum și datorită compoziției materilalului utilizat, ofer ă obiectului o rigiditate mecanic ă excelentă, iar extrudorul ultra-compact asigur ă aplicarea precisă și uniformă a materialului cu o acurate țe de 0,2 mm.
Imprimantele 3D au un impact negativ asupra sanatatii utilizatorilor Era doar o chestiune de timp pana cand sa se descopere argumente pentru care si imprimantele 3D au un impact negativ asupra organismului. Un nou studiu a relevat faptul ca pasiunea pentru imprimante 3D, in timp, il poate costa viata pe un utilizator. Practic, cu cat petreceti mai mult timp in preajma unei imprante 3D, cu atat riscati mai tare sa intrati in contact cu nano particule toxice, dupa descoperirile Institutului de Tehnologie din Illinois. Este adevarat ca eficienta lor este afectata negativ de temperaturi de lucru ridicate, tipuri de filament sau niveluri efective de toxicitate. Din pacate, concluzia testului a fost ca toate sunt periculoase. Gravitatea studiului a venit in momentul in care s-a descoperit ca pana si cele mai mici rate de emisii sunt daunatoare pentru organism. Daca va incanta sa asociati niste cifre acestor perfomante macabre, 20 de miliarde de particule pe minut sunt emise in atmosfera de dispozitivul cu cele mai mici emisii masurate. Mult mai ingrijorator este calculul de la polul opus al spectrului, de zece ori mai periculoase sunt particulele emise de imprimantele 3D mai putin performante.
28
As vrea sa afirm ca dovezile sunt fictive si neancorate in realitate. Din pacate, problema este cat se poate de reala si va riscati viata daca tineti in casa o imprimanta 3D, nici macar nu conteaza ca dormiti in camera de alaturi in timp ce imprimanta isi desfoara activitatea la 10 metri departare.
29