قام الطلاب في كانتربري، نيوزيلندا، بطباعة ثلاثية الأبعاد حشرة بنية ذات رائحة كريهة ( Halyomorpha Halys) في محاولة لزيادة الوعي بتهديد الأمن البيولوجي الذي يشكله هذا الخطأ على البلاد. لقد عملوا معًا في برنامج الطلاب الصيفي، وهو برنامج الأمن الحيوي للحدود الأفضل (B3). B3 هو تعاون بحثي يشمل معاهد أبحاث Crown وغيرها من المؤسسات الأكاديمية والحكومية.
قام كل من جويل تريج ورثا وتي ما تاو أو تي راجي ألين (تي آتي هوني-إيه-بابا راجي، وغناتي راجي، وغناتي توها رتو)، وكلاهما طالب في جامعة كانتربري، بتصميم وطباعة الخطأ ثلاثي الأبعاد. يكمل ألين درجة البكالوريوس في الهندسة في هندسة الميكا رونيك والروبوتات والأتمتة، بينما يعمل تريج ورثا للحصول على درجة البكالوريوس في العلوم البيولوجية. وفقًا لألين، قاموا بدمج تخصصاتهم للتوصل إلى فكرة مبتكرة. يدعي أن الفكرة استغرقت محاولات عديدة للتنفيذ: الخطأ الأول لم يطبع بشكل صحيح، وهشاشة الخطأ جعلت المعالجة اللاحقة تحدي. ومع ذلك، عمل الزوج حوله، واضطر إلى لصق الساقين مرة أخرى على علة النموذج الأولي. لم يتم تشكيل الخطأ بشكل صحيح فحسب، بل عملوا أيضًا على أصالة النسيج. وفقًا لألين، قاموا بطباعة طبقة من الفينول تم لصقها على الحشرة.
كان الإلهام الرئيسي للمشروع هو زيادة الوعي بالأمن البيولوجي. يأمل الزوجان أن يراقب أفراد الجمهور هذا الخطأ في المستقبل. غير موجودة حاليًا في نيوزيلندا، قد يشكل وجودها تهديدًا خطيرًا. في الواقع، وفقًا للحكومة النيوزيلندية، يمكن أن يتسبب ظهور حشرة الرائحة الكريهة في البلاد في “هلاك” مجموعات الفاكهة والخضروات؛ يشجعون الجمهور على إدراك الخطأ والاتصال بالسلطات في حالة اكتشافه. بالعودة إلى إمكانات مشروع حشرة الرائحة الكريهة، يقترح ألين أنه يمكن نشر هذا الخطأ في المدارس أو في نزهات الطبيعة لمساعدة الأطفال والناس من جميع الأعمار على معرفة المزيد عن الطبيعة.
في حين أن نيوزيلندا ليست واحدة من البلدان الرئيسية التي نقدم تقارير عنها، فمن المثير للاهتمام رؤية مثل هذا المشروع المبتكر قادمًا من المنطقة. الأمن البيولوجي هو بالتأكيد قضية مهمة يجب أن تكون على دراية بها، خاصة في الدول الجزرية مثل نيوزيلندا وأستراليا حيث يمكن للأنواع الغازية أن تدمر النباتات والحيوانات المحلية. بالطبع، ليس هذا هو المثال الأول للطباعة ثلاثية الأبعاد المستخدمة في التعليم: في عام 2022، أجرينا مقابلة مع Lino3D لمعرفة المزيد حول كيفية إضفاء الطابع الديمقراطي على التعليم باستخدام التكنولوجيا.
يمكنك معرفة المزيد عن المشروع من جامعة كانتربري هنا.
ما زلنا بالكاد في عام 2023، لكن العام أظهر بالفعل أنه عامًا واعدًا للتصنيع الإضافي في الفضاء. في وقت سابق من هذا الأسبوع، أخبرناك عن وكالة الفضاء الأوروبية (ESA) التي تضمنت أجزاء مطبوعة ثلاثية الأبعاد لمركبة متجولة تلامس القمر في أبريل، والآن أصدرت وكالة ناسا أيضًا إعلانًا. نجحت المنظمة في تطوير واختبار أول محرك صاروخ تفجير دوار كامل النطاق، أو RDRE، والذي تدعي أنه يمكن أن يغير بشكل كبير كيفية بناء أنظمة الدفع المستقبلية. ليس ذلك فحسب، بل تم تصنيع الصاروخ باستخدام الطباعة ثلاثية الأبعاد، مما يثبت أن الأجهزة المصنوعة باستخدام AM يمكن أن تعمل لفترات طويلة مع تحمل الحرارة والبيئات الشديدة، مما يدل على ملاءمتها لبعثات الفضاء السحيق.
أكثر من 50 عامًا منذ أن مشى الإنسان على القمر لأول مرة واستمررنا في المحاولة والوصول إلى آفاق جديدة. والجدير بالذكر أن منظمات مثل وكالة ناسا ووكالة الفضاء الأوروبية وكذلك الشركات الخاصة حولت أعينها إلى استكشاف الفضاء والأجسام الكوكبية الأخرى. الآن مع هذا الاختبار لـ RDRE، لسنا أقرب من أي وقت مضى إلى هذا الهدف فحسب، ولكن لدينا دليلًا قاطعًا على أن التصنيع الإضافي سيلعب دورًا رئيسيًا في الفصل التالي من استكشاف الفضاء.
نظرة فاحصة على RDRE
يعتبر RDRE استثنائيًا لعدد من الأسباب. والجدير بالذكر أن لديها تصميم محرك صاروخي متقدم يختلف عن محركات الصواريخ التقليدية لأنه يولد قوة دفع من خلال ظاهرة الاحتراق الأسرع من الصوت، والمعروفة باسم التفجير. هذا مثير للاهتمام بشكل خاص لأنه بينما ينتج طاقة أكبر، يمكنه استخدام وقود أقل من المحركات التقليدية. هذا بالطبع هو مفتاح القدرة على الوصول إلى وجهات الفضاء السحيق مثل القمر أو حتى المريخ.
ومع ذلك، هناك سبب آخر يجعلنا مهتمين جدًا بهذا الاختبار الأخير. تم تصنيع أجهزة RDRE باستخدام الطباعة ثلاثية الأبعاد، ولا سيما عبر دمج طبقة المسحوق التصنيع الإضافي وسبائك النحاس الخاصة بوكالة ناسا المطورة للتطبيقات الفضائية، GRCop-42. وبالفعل، كان الهدف الأساسي للاختبار هو معرفة ما إذا كان بإمكانه العمل لفترات طويلة مع تحمل بيئات الحرارة والضغط الشديدة الناتجة عن التفجيرات. من الآمن القول، لقد كان ناجحًا. على مدار ما يقرب من 10 دقائق من الاختبار، تم إطلاق المحرك أكثر من اثنتي عشرة مرة في مركز مارشال لرحلات الفضاء التابع لناسا. وكما يمكن رؤيته في الفيديو أدناه، كان RDRE قادرًا على إنتاج أكثر من 4000 رطل من الدفع لمدة دقيقة تقريبًا بمتوسط ضغط للغرفة يبلغ 622 رطلاً لكل بوصة مربعة. هذا هو أعلى تصنيف ضغط لهذا التصميم على الإطلاق.
وصل المحرك أيضًا إلى عدد من المعالم الأخرى بما في ذلك الأداء الناجح للاختناق العميق والاشتعال الداخلي. مجتمعة، يبدو أن وكالة ناسا تأمل في أن تكون التكنولوجيا قادرة على استخدامها في مركبات الطيران المستقبلية والمساحات التجارية لنقل المزيد من الحمولة الصافية والكتلة. في النهاية، مما يعني أن استكشاف الفضاء سيكون أكثر استدامة.
الطباعة ثلاثية الأبعاد لها عامل رائع؛ إنها جذابة كنقطة بيع فريدة لإنتاج أنواع كثيرة من القطع، سواء الصناعية أو الاستهلاكية، ولمجموعة من التطبيقات من الفن والتصميم إلى الهندسة. أحد الأمثلة على شركة تعرض هذا التألق هو Actual (يُنطق مثل Actual)، وهي شركة هندسة معمارية وتصميم داخلي هولندية تقدم قطعًا مستدامة تم إنشاؤها في عملية دائرية. يقدم موقع الويب الخاص بهم مجموعة من المنتجات الصديقة للبيئة، من الأشياء الصغيرة للمنزل والحديقة مثل أواني النباتات، إلى فواصل الغرف الكبيرة. بصرف النظر عن السلع الاستهلاكية، تمتلك Actual مجموعة رائعة من التعاون بين الشركات بما في ذلك Disney و Nike ، مما يتيح لهم الفرصة لاستخدام مواهبهم الإبداعية ومهارات الطباعة ثلاثية الأبعاد التقنية للتحف المعمارية. لمعرفة المزيد حول رؤية Actual ومشاريعها المثيرة، تحدثنا إلى Hedwig Heinzman ، المؤسس المشارك والمدير الإبداعي للشركة.
3DN: هل يمكنك تقديم نفسك ورابطتك بالطباعة ثلاثية الأبعاد؟
أنا مهندس معماري ومؤسس مشارك لشركة Actual ، جنبًا إلى جنب مع Hans Vermeulen و Martine de Wit ، وكلاهما مهندسين معماريين أيضًا. منذ حوالي 15 عامًا، أثناء إدارتنا لشركة الهندسة المعمارية DUS في ذلك الوقت، أصبحنا مفتونين جدًا بالطباعة ثلاثية الأبعاد. لقد رأينا أنها وسيلة لإحداث ثورة حقيقية في صناعة البناء، على العديد من المستويات، من الحد من النفايات، وإعادة تدوير النفايات، والعمل مع المواد المحلية، إلى زيادة إمكانيات التصميم وإدخال التخصيص الشامل. قادنا ذلك إلى تطوير واحدة من أولى الطابعات ثلاثية الأبعاد كبيرة الحجم في العالم في ذلك الوقت، وكذلك لبدء مشروع 3D Print Canal House ، وهو مشروع بحثي للتصميم والبناء يستكشف حلول الإسكان الجديدة عبر الطباعة ثلاثية الأبعاد XL. لقد تلقينا الكثير من الاهتمام والأسئلة من المصممين الآخرين والمتخصصين في الصناعة، لدرجة أننا قررنا مشاركة تقنيتنا عبر منصة جديدة،
3DN: ما هي الفكرة وراء Actual؟
تقوم Actual بإنشاء كائنات وأنظمة داخلية دائرية بالكامل عبر طباعة XL ثلاثية الأبعاد. نقدم كتالوجًا متزايدًا من الأنظمة القابلة للتخصيص بالكامل، مثل النعال، وألواح الجدران، والأرضيات، وأشياء مثل المزارع الكبيرة، وشاشات الخصوصية، والمقاعد. بعد الاستخدام، يمكن إرجاع منتجاتنا، ونقوم بتمزيقها وإعادة طباعتها في منتجات جديدة. بهذه الطريقة، تكون منتجاتنا دائرية بالكامل ويتم تحديثها باستمرار، مما ينتج عنه منتجات أفضل وأفضل بمرور الوقت. نلاحظ أن مصممي أماكن العمل والتجزئة والضيافة سعداء جدًا بحلولنا لأننا نلبي حقًا حاجتهم لإنشاء تصميمات أكثر استدامة ودائرية.
3DN: ما هي عملية التصميم؟
عملية التصميم السهلة هي المفتاح. هذا هو السبب في أننا نميز بين الأشياء والأنظمة. يمكن تخصيص الأشياء، والأثاث الفردي، على الفور عبر أدوات التهيئة الخاصة بنا عبر الإنترنت. يتم إنشاء أنظمة، على مستوى المبنى، على سبيل المثال الستائر الكبيرة المتصلة بواجهة زجاجية، لتناسب التصميم تمامًا. يقوم مستخدمونا بتحميل مخطط الطابق الخاص بهم وتحديد النظام الذي يختارونه ويتلقون تصميمًا مخصصًا وعرض أسعارًا مخصصًا في غضون 48 ساعة.
3DN: ما هي القيمة التي تجلبها الطباعة ثلاثية الأبعاد لمشاريعك؟
تسير الطباعة ثلاثية الأبعاد والتصنيع الدائري جنبًا إلى جنب. نحن نصنع منتجات من النفايات، ولا ننتج أي نفايات في العملية، وبعد الاستخدام نعيد المنتجات للتقطيع، ثم نطبع ثلاثية الأبعاد مرة أخرى في منتجات جديدة أكثر ذكاءً. نظرًا لأن التصميم والتصنيع يتمان رقميًا وننشئ المزيد والمزيد من البيانات، تصبح منتجاتنا أكثر ذكاءً وذكاءً بمرور الوقت. تعد الطباعة ثلاثية الأبعاد حقًا أساس منتجاتنا الدائرية ومنصتنا.
3DN: هل يمكنك إخبارنا بأي مشاريع مستقبلية؟
نحن نفخر بكوننا أكبر منصة في العالم للأثاث والتشطيبات المطبوعة ثلاثية الأبعاد، حيث نعمل مع عملاء رائعين مثل Hermes و Disney و Nike BMW، ومصممين مشهورين مثل Patricia Urquiola و Zaha Hadid Architects MVRDV. في الوقت الحالي، نحن متحمسون بشكل خاص لشراكتنا مع Tetra Pak. إنهم ينتجون ما يقرب من 200 مليار علبة مشروبات كل عام، وقد أطلقنا مؤخرًا مجموعة من المنتجات المصنوعة من مواد كرتونية للمشروبات المعاد تدويرها، والتي سيستخدمونها في جميع مكاتبهم العالمية وهي متاحة الآن للجميع. نتطلع إلى العمل على الكثير من المشاريع باستخدام هذا الحل الجديد. [سيشهد هذا المشروع مع Tetra Pak قيام Actual بعمل مجموعة من الأشياء الداخلية، مصممة بالكامل من Polay (البوليمرات والألمنيوم من الكرتون المعاد تدويره،
3DN: أي كلمات أخيرة لقرائنا؟
نحن دائما منفتحون على التعاون وتبادل الأفكار! لذا قم بإرسال رسالة إلينا عبر info@aectual.com. نخطط لتوسيع الإنتاج في السنوات القادمة في أوروبا والشرق الأوسط وأفريقيا والولايات المتحدة الأمريكية، ونحن مهتمون بشكل خاص بالتحدث إلى شركاء التصنيع المحتملين.
في رياضات مثل التراياثلون، أكثر ما يهم هو أن تكون الأسرع. وعلى الرغم من أن الرياضي بالطبع مسؤول إلى حد كبير عن السرعة، إلا أن المعدات عالية الأداء لها أهمية قصوى في التحرك بأسرع ما يمكن. نتيجة لذلك، تبحث الشركات باستمرار عن ابتكارات جديدة لتحسين ميزات دراجاتها، ويبدو أن الطباعة ثلاثية الأبعاد أصبحت تقنية شائعة بشكل متزايد. أحد الأمثلة على ذلك هو Panarello ، الذي جعل BOLIDE F HR 3D، أسرع دراجة في العالم تحتوي على أجزاء مطبوعة ثلاثية الأبعاد. تعاونت Mythos IXO أيضًا لإنتاج جذع جديد باستخدام تصنيع المضافات المعدنية.
حان الآن دور Ku Cycle للاستفادة من الطباعة ثلاثية الأبعاد لتصنيع منتجها الجديد. تهدف الشركة التي تتخذ من هولندا مقراً لها إلى تصميم دراجة عالية الأداء مناسبة تمامًا لراكبي الدراجات. تتعاون مع QDP، وهي شركة تصمم حلول بلاستيكية للعديد من التطبيقات. بمساعدة الكربون، قدمت Ku Cycle الآن Ku TF1، وهي دراجة ثلاثية الأبعاد مصنوعة خصيصًا.
Ku TF1 هي دراجة مخصصة لراكبي الدراجات
من المؤكد أنك سمعت بالفعل عن الكربون. في عالم الرياضة، ساهمت الشركة المصنعة للطابعات ثلاثية الأبعاد بالفعل في إنشاء العديد من المعدات الرياضية. في الواقع، طبعت شركة 3D بالفعل قفاز بيسبول، FutureCraft 4D بالتعاون مع أديداس، وأول بطانة خوذة هوكي الميدان في العالم، من بين مشاريع أخرى. لهذه الأسباب، اتصل QDP بالشركة لتصنيع Ku TF1. نظرًا لأنها كانت تبحث عن طريقة للبناء بشكل أسرع مع خفض تكاليف التصنيع، بدا أن حل الطباعة ثلاثية الأبعاد من Carbon هو الخيار الصحيح. علاوة على ذلك، كان QDP قادرًا على إنشاء هياكل شبكية متينة باستخدام برنامج Carbon Design Engine.
عند تصميم Ku TF1، أراد Ku Cycle QDP إنشاء دراجة مخصصة تم تعديلها بشكل مثالي لراحة راكب الدراجة مع الاستمرار في تحسين الأداء. لذلك ركز الشركاء على المقابض ومساند الذراعين. يجب أن تكون هذه الأجهزة صلبة لضمان التحكم بالدراجة وأن تكون مريحة للسائق. تم إجراء العديد من الاختبارات، وفي النهاية تم اختيار مادة EPU 41 من الكربون. هذه المادة لا تلبي جميع المتطلبات فحسب، بل يمكنها أيضًا مقاومة العرق، وهو عامل رئيسي عند السباق.
وفي الوقت نفسه، تم اختيار EPX 82 لنقل تروس الدراجة. بناءً على ملاحظات العميل، صمم QDP الجزء المطبوع ليكون دقيقًا قدر الإمكان لراكب الدراجة. بفضل حل الطباعة ثلاثية الأبعاد من Carbon ، تمكنت Ku Cycle QDP من إنتاج نموذج أولي في شهر واحد، مقارنة بعدة أشهر باستخدام تقنية التصنيع التقليدية. لم يتم تقديم أي أرقام، لكن تقنية التصنيع المضافة ساعدت أيضًا في تقليل التكاليف.
منذ إطلاق Ku TF1، تمكن العديد من أبطال العالم من Ironman والتراياثلون من تجربته، ووفقًا لما ذكره Carbon ، فإن التعليقات مرضية. على مدى 12 إلى 18 شهرًا القادمة، تتطلع Ku Cycle إلى إنتاج ما بين 500 و1،000 دراجة.
Bioprinting هي طريقة تجعل من الممكن تصنيع الهياكل الخلوية من bioinks محملة بالخلايا الجذعية: طبقة بطبقة، يتم ترسيب المادة الحيوية لتصميم الجلد أو الأنسجة أو حتى العضو. تخيل قلبًا أو أذنًا أو رئة أو كلية مطبوعة ثلاثية الأبعاد، مصممة خصيصًا لخلايا المريض. يا له من اختراق للقطاع الطبي! لا يزال من المبكر بعض الشيء الاعتماد على أعضاء مطبوعة بيولوجيًا قابلة للحياة ودائمة بمرور الوقت، وهو التحدي الذي يواجه باحثينا. لكن التقدم يخطو خطوات كبيرة، وعلى المدى الطويل، يمكن أن تساعدنا الطباعة الحيوية على مواجهة نقص المتبرعين بالأعضاء أو ببساطة لفهم بعض الأمراض بشكل أفضل. هنا، اخترنا بعضًا من مشاريع الطباعة الحيوية الرئيسية في العالم، سواء كانت الأنسجة المطبوعة ثلاثية الأبعاد أو الأعضاء أو أجزاء الجسم.
قلب بشري صغير مطبوع ثلاثي الأبعاد ينبض
استخدم فريق بحثي بجامعة بوسطن تقنية الطباعة ثلاثية الأبعاد لتطوير نسخة طبق الأصل مصغرة لقلب بشري. تم إنشاء الجهاز باستخدام مزيج من خلايا القلب المشتقة من الخلايا الجذعية البشرية وأجزاء الاكريليك المطبوعة ثلاثية الأبعاد المجهرية. إنها “مضخة موائع قلبية دقيقة أحادية الاتجاه وممكنة بدقة”، تُعرف أيضًا باسم minipump (مضخة موائع دقيقة أحادية الاتجاه مصغرة بدقة متناهية الصغر). وتتمثل الميزة المذهلة لمضخة minipump في قدرتها على الضرب من تلقاء نفسها، تمامًا مثل قلب الإنسان، وذلك بفضل لأنسجتها الحية.
يريد الباحثون استخدام هذه النسخة المتماثلة من حجرة القلب لدراسة كيفية عمل القلب في جسم الإنسان. يمكن استخدام الجهاز، على سبيل المثال، لفهم كيفية نمو القلب في الجنين بشكل أفضل، وكيفية تأثر أنسجة القلب بالمرض، أو مدى فعالية الأدوية الجديدة في علاج مثل هذه الأمراض. ثورة حقيقية يمكن أن تتجنب الحاجة للاختبار البشري في المستقبل.
حل مطبوع ثلاثي الأبعاد للفشل الكلوي
نكتشف مثالًا رئيسيًا آخر للطباعة الحيوية فيما يتعلق بالكلى. يعاني عدد لا يحصى من الأشخاص حول العالم من فشلها، ولكن بنفس القدر من السوء، لا توجد خيارات كثيرة للعلاج. هذا هو السبب في أن شركة Trestle Biotherapeutics ومقرها الولايات المتحدة تعمل على تطوير أنسجة مطبوعة ثلاثية الأبعاد يمكن زراعتها في المرضى الذين يعانون من مرض الكلى في نهاية المرحلة. على وجه التحديد، هذا هو نسيج كلوي وظيفي بالكامل تم تصميمه ليحل محل وظيفة الكلى المفقودة سابقًا ويكملها أيضًا. وفقًا لـ Trestle Biotherapeutics ، يعمل هذا العلاج الجديد من خلال دمج بيولوجيا الخلايا الجذعية مع الطباعة الحيوية ثلاثية الأبعاد. هدف فريق Trestle ليس فقط تحرير المرضى من علاج غسيل الكلى ومنحهم المزيد من الوقت قبل الزرع،
الطباعة ثلاثية الأبعاد للقرنية يمكن أن تساعد في أمراض العيون
في كل عام، يعاني أكثر من 1.5 مليون شخص من مشاكل في القرنية يمكن أن تؤدي إلى العمى. لمعالجة هذا الأمر، أكملت مجموعة بحثية في حيدر أباد بالهند بنجاح تطوير أول قرنية مطبوعة بيولوجيًا ثلاثية الأبعاد. تم تصنيع النسيج نفسه من رابط حيوي تم الحصول عليه من أنسجة القرنية البشرية وبدون إضافة أي عناصر صناعية أو اصطناعية أخرى. يدعي المسؤولون عن المبادرة أنه مقابل كل قرنية بشرية يتم التبرع بها، يمكن طباعة ثلاث قرنيات جديدة ثلاثية الأبعاد. ستساعد هذه التطورات في مجال طب العيون في علاج أمراض مثل تندب القرنية والقرنية المخروطية. تم اختبار المشروع على الأرانب، وعلى الرغم من أنه لا يزال هناك بعض الوقت قبل استخدامه على البشر، إلا أن النتائج كانت ناجحة وواعدة جدًا.
مبيض مطبوع بيولوجي ثلاثي الأبعاد لإلقاء نظرة ثاقبة على صحة المرأة
تعتبر صحة المرأة مجالًا طبيًا غالبًا ما يُنظر إليه على أنه قيد البحث؛ هناك العديد من الشروط التي لم يتم فهمها جيدًا حاليًا. ومع ذلك، فإن الطباعة الحيوية ثلاثية الأبعاد لأجزاء من الجهاز التناسلي يمكن أن تساعد العلماء على فهم سلوك الخلية بشكل أفضل، وبالتالي، الأمراض المختلفة. في عام 2022، طورت مجموعة من العلماء في مستشفى تونجي في الصين مبيضًا صناعيًا مطبوعًا ثلاثي الأبعاد باستخدام خلايا من الفئران وميثاك ريلويل الجيلاتين (Gelman)، وهو هيدروجين شائع يستخدم في الهندسة الحيوية. وجدوا أن هذا الهيدروجين كان خيارًا قابلاً للتطبيق للطباعة الحيوية ثلاثية الأبعاد. أشارت النتائج إلى أنه لم يكن مناسبًا لخلايا المبيض الأولية (بمعنى خلايا المبيض المأخوذة مباشرة من الأنسجة). ومع ذلك، فقد كان مناسبًا لنمو بصيلات المبيض في المختبر (أي مجموعة من الخلايا تحتوي على خلية بويضة غير ناضجة وخلايا أخرى).
الطباعة الحيوية لكبد صغير في 90 يومًا فقط
نجح باحثون في جامعة ساو باولو بالبرازيل في إنشاء نسخ مصغرة من كبد بشري من خلايا الدم. استغرقت العملية 90 يومًا فقط، من جمع دم المريض إلى إنتاج الأنسجة. تم تطوير عضويات الكبد هذه باستخدام تقنيات الطباعة الحيوية ثلاثية الأبعاد، وهي تدمج وظائف العضو المطبوع ثلاثي الأبعاد المعني. وتشمل هذه إنتاج البروتينات الحيوية وتخزين الفيتامينات وإفراز الصفراء. لإنشاء أنسجة الكبد، استخدم الفريق الطابعة الحيوية Incredible ، التي تسوقها الشركة المصنعة CELLINK، وهي واحدة من أكثر الطابعات شهرة في هذا المجال.
مشروع أذن مطبوع بيولوجيًا يساعد فتاة صغيرة على استعادة السمع
شابة من الولايات المتحدة الأمريكية تعاني من صيوان الأذن تم زرعها بنجاح بأذن مطبوعة ثلاثية الأبعاد. الحالة عبارة عن شذوذ خلقي يعيق نمو الأذن الخارجية. تم إجراء عملية الزرع من قبل شركة 3DBio Therapeutics من الكولاجين هيدروجين وخلايا الغضاريف من المريض. يكفي ما لا يزيد عن نصف جرام لحصاد الغضروف من الأذن. تُزرع الخلايا المسؤولة عن تكوين الغضاريف في خليط مغذٍ حاصل على براءة اختراع وتتكاثر نتيجة لذلك. ثم يتم خلطها بالحبر الحيوي. في غضون 10 دقائق يمكن طباعة أذن للمرضى. بعد عملية الطباعة، يتم شحن الأذن في حقيبة واقية إلى الجراح الذي يقوم بعد ذلك بعملية الزرع. على عكس طريقة العلاج التقليدية، حيث يتم تصنيع طرف اصطناعي من غضروف ضلع، فإن هذا العلاج أقل تكلفة. يؤكد البروفيسور أنتوني أرتالا، مدير معهد ويك فورست للطب التجديدي على أهمية هذا المشروع: “هذا إنجاز كبير في مجال الطب التجديدي. تهدف الطباعة ثلاثية الأبعاد إلى تقديم عدد من المزايا مقارنة بالأنسجة الصناعية المصنوعة يدويًا، بما في ذلك القياس ودقة التصميم الأعلى والتكلفة الأقل. “
بنكرياس مطبوع بيولوجيًا للمساعدة في محاربة مرض السكري
يلعب البنكرياس دورًا مهمًا في الجسم لأنه مسؤول عن إنتاج الأنسولين. نتيجة لذلك، عندما تتعطل، يمكن أن يكون لها عواقب وخيمة، وهي التسبب في مرض السكري. بالنظر إلى أن المرض يصيب أكثر من 463 مليون شخص في جميع أنحاء العالم، فإن الدافع إلىأصبح إيجاد حلول دائمة وفعالة لعلاج مرض السكري أكثر أهمية، ويمكن أن تلعب الطباعة ثلاثية الأبعاد دورًا على وجه الخصوص. على سبيل المثال، الشركة البولندية Poblaciónes. انبثقت من فريق متعدد التخصصات من العلماء من مؤسسة البحث والتطوير للعلوم الذين كانوا أول من استخدم الطباعة الحيوية لصنع بنكرياس الكتروني مع نظام وعائي كامل في مارس 2019، الشركة مكرسة لإنشاء هذه الأعضاء كاملة الوظائف من الخلايا الحيوية المسجلة الملكية وجزر البنكرياس، وكذلك الخلايا الجذعية للمريض. إنهم يأملون ألا يوفر الحل المصمم خصيصًا حلاً لنقص الأعضاء المتفاقم في جميع أنحاء العالم فحسب، بل يمكن أن يمنع تطور المضاعفات لدى الأشخاص الذين يعانون من مرض السكري، وكل ذلك مع تقليل نفقات الرعاية الصحية.
Proiettis ومشروعها ثلاثي الأبعاد للطباعة الحيوية
Proiettis هي شركة فرنسية متخصصة في حلول الطباعة الحيوية ثلاثية الأبعاد. تقوم بتصميم وتسويق مجموعة من الطابعات الحيوية ثلاثية الأبعاد تسمى Next Generation Bioprinting. تشتهر الشركة بشكل خاص بعملها البحثي على الجلد. يقدم Proiettis Poleski ، وهو نموذج جلد بشري كامل السماكة تم إنتاجه بالكامل بواسطة الطباعة الحيوية ثلاثية الأبعاد. بالتفصيل، يتكون هذا الجلد من مقصورة جلدية، وهي واحدة من طبقات الجلد الثلاث بين البشرة وتحت الجلد، وتتألف من الخلايا الليفية، وخلايا الأدمة، ومدمجة في النوع الأول من الكولاجين ومغطاة بطبقة خارجية مرتبة بشكل متراكب. الطبقات التي تؤدي إلى ظهور نمط ثلاثي الأبعاد. يمكن استخدام هذا الجلد ثلاثي الأبعاد المطبوع بيولوجيًا من قبل أي شخص يعاني من حروق شديدة أو سرطان أو حوادث أخرى. وفقا لبوا يتيس، تسمح الدقة العالية والدقة للطابعة الحيوية ثلاثية الأبعاد بتصنيع الهياكل الخلوية ثلاثية الأبعاد المتحكم بها ونماذج أنسجة الجلد القابلة للتكرار. في الآونة الأخيرة، تمكنت الشركة المصنعة الفرنسية من إجراء أول تجربة سريرية لها باستخدام الطابعة الحيوية ثلاثية الأبعاد. كما قامت بتركيب منصة الجيل القادم من Bioprinting في مستشفى لتصنيع أنسجة بيولوجية قابلة للزرع.
أول إعادة بناء أنف مطبوعة ثلاثية الأبعاد
هناك عدد من الأسباب التي تجعل المريض يحتاج إلى أطراف صناعية خاصة إذا كانوا يعانون من أمراض قد تحتاج إلى جراحة. وعلى الرغم من أهمية علاج المرض بالطبع، إلا أنه قد يكون من الصعب على المريض تغيير مظهره فجأة. لحسن الحظ، قد تكون الطباعة الحيوية قادرة أيضًا على حل هذه المشكلة. في حالة من معهد السرطان بجامعة تولوز CERHUM، استطاعت مريضة فقدت جزءًا كبيرًا من أنفها وكذلك الجزء الأمامي من حنكها أثناء علاج سرطان تجويف الأنف، أن تنمو بشكل أساسي أنفها، مما سمح بذلك إعادة بناء كاملة، قام بها الدكتورة أغني وبريت بوريس والدكتور بنجامين فأجرل. تضمنت عملية القيام بذلك عددًا من الخطوات، بدءًا من مادة حيوية مطبوعة ثلاثية الأبعاد تم زرعها تحت الجلد على ساعد المريض لتكوين الأوعية الدموية، أو عملية نمو الأوعية الدموية في الأنسجة. بعد شهرين،
إذا كنت تفضل مقاطع الفيديو، فيمكنك العثور على المزيد من التطبيقات المثيرة للطباعة الحيوية ثلاثية الأبعاد في مقطعنا أدناه.
في مصر القديمة، كان تحضير الموتى مناسبة مهمة، من شأنها أن تسمح للشخص بالمرور إلى الحياة الآخرة. قام المحنطون بتحنيط الموتى، مما يحمي الجسم من تسوس جسم الإنسان أو جسم الحيوان في كثير من الأحيان. على الرغم من اكتشاف عدد متزايد من المومياوات مع مرور الوقت، إلا أن التحقيق في هذه القطع الأثرية يمثل تحديًا لأنه مع وجود حركة خاطئة يمكن تدمير المومياء. لهذا السبب استخدم الباحثون التصوير المقطعي لدراسة مومياء تم العثور عليها في صعيد مصر عام 1916، لكنهم استخدموا أيضًا الطباعة ثلاثية الأبعاد لإعادة إنتاج تميمة وجدت هناك.
كان التصنيع الإضافي قادرًا بالفعل على إثبات مدى ملاءمته للاستخدام في علم الآثار. لكن في هذه الحالة، أوضح الباحثون في القاهرة أنهم فقط بعد إجراء الفحص بالأشعة المقطعية صادفوا ما كان في الواقع مميزًا. وكشفت نتيجة الفحص أن إجمالي 49 تميمة وُضعت داخل المومياء وبين الأغلفة، أعطيت للمومياء في 21 شكلاً مختلفاً لأخذها معه في رحلته الأخيرة. يوفر “الولد الذهبي”، الملقب بـ 30 تميمة ذهبية دُفن بها، مزيدًا من المعلومات حول الظروف المعيشية في ذلك الوقت. كان هذا مدعومًا بوسائل المسح والطباعة ثلاثية الأبعاد.
إجراء البحث عن “الفتى الذهبي” باستخدام الطباعة ثلاثية الأبعاد
في ورقتهم البحثية بعنوان “المسح والطباعة ثلاثية الأبعاد باستخدام التصوير المقطعي المحوسب لمومياء” الفتى الذهبي “، والتي ظهرت في مجلة” Frontiers in Medicine “، ذكر الباحثون أنه بعد إجراء مسح ضوئي للكائن المحدد بنجاح – في هذه الحالة، أكبر تميمة موجودة في المومياء – قاموا بنقلها إلى تنسيق قابل للطباعة. نظرًا لوجود جعران القلب هذا في تجويف صدر المومياء، والذي كان من المحتمل أن يكون عمره 14 إلى 15 عامًا وقت الوفاة، أشار الباحثون إلى أن قدماء المصريين احتفظوا بأطفالهم باحترام كبير. أحد العوائق التي لاحظها فريق البحث هو أنه بسبب تداخل الملف ثلاثي الأبعاد للتميمة على فيلم الأشعة السينية ثنائي الأبعاد، فقد كان هناك فقدان للبيانات.
تم بعد ذلك التلاعب بملف STL داخل البرنامج باستخدام الأدوات بحيث حصل الباحثون على الغلاف السطحي للتميمة. وفقًا لفريق البحث، تم استخدام طابعة ثلاثية الأبعاد متوفرة تجاريًا لطباعة التميمة بشكل ثلاثي الأبعاد. على وجه التحديد، كان Dremel 3D40 Ideal Builder ، الذي يستخدم عملية نمذجة الترسيب المنصهر (FDM). كانت المادة المستخدمة في هذه الحالة عبارة عن ABS أبيض مادة بلاستيكية، تم طباعتها لاحقًا ثلاثية الأبعاد بسمك طبقة 0.1 مم بناءً على بيانات التصوير المقطعي. كانت النتيجة بعد الطباعة ثلاثية الأبعاد تميمة مبهرة على شكل قرص. حتى الأحرف المنقوشة على التميمة كانت مرئية بوضوح وكان من الممكن للباحثين تفسيرها. الافتراض هو أن هذه كانت نقوش طقسية تهدف إلى حماية القلب.
يختتم الباحثون من قسم الأشعة في جامعة القاهرة والمتحف المصري بالقاهرة بحثهم بإضافة: ” توقعنا أن توفر هذه الدراسة معلومات حول المومياء التي يمكن أن تساعد في الحفاظ على المومياء وتعزيز عرضها في معرض المتحف. فضاء.
عندما نتحدث عن التصنيع والمواد المضافة، غالبًا ما نفكر في البلاستيك أو المعادن. ومع ذلك، نما العرض الحالي بشكل كبير على مر السنين ويمكننا الآن إنتاج أجزاء بمجموعة متنوعة من المواد، من السيراميك إلى الطعام إلى الهلاميات المائية المحملة بالخلايا الجذعية. من بين هذه المواد المدهشة الخشب. أصبحت الطباعة ثلاثية الأبعاد على الخشب الآن شائعة بشكل متزايد، حيث تتوافق الآن مع عمليات مثل بثق الشعيرات أو حتى طرق سرير المسحوق.
وفقًا لتقرير نشرته مجلة Nature ، فقد البشر بالفعل 54٪ من إجمالي عدد الأشجار على كوكبنا. تشكل إزالة الغابات تهديدًا حقيقيًا اليوم ومن الضروري إعادة التفكير في الطريقة التي نستهلك بها الخشب. يمكن أن يكون التصنيع الإضافي هو المفتاح لاستخدام أكثر استدامة للخشب لأنه أسلوب إنتاج يستخدم فقط المواد الضرورية ويمكنه تصميم أشياء من مواد معاد تدويرها. لذلك يمكننا طباعة أجزاء ثلاثية الأبعاد يمكن تحويلها مرة أخرى إلى مواد خام إذا لم تعد مفيدة من أجل بدء دورة إنتاج جديدة.
بثق الخشب 3D الطباعة
إحدى طرق الطباعة ثلاثية الأبعاد للخشب هي بثق الشعيرات. وتجدر الإشارة إلى أن هذه المواد ليست مصنوعة من الخشب بنسبة 100٪. تحتوي في الواقع على 30-40٪ ألياف خشبية و60-70٪ بوليمر، والتي تعمل بمثابة مادة رابطة. أحد الجوانب المثيرة للاهتمام في عملية التصنيع نفسها هو أن هذه الخيوط تسمح لك بتجربة درجة حرارتها لتوليد ألوان وتشطيبات مختلفة. بمعنى آخر، إذا وصل الطارد إلى درجات حرارة عالية، فإن ألياف الخشب تحترق، مما يخلق درجات ألوان أغمق في القطع. ضع في اعتبارك، مع ذلك، أن هذه المادة شديدة الاشتعال. إذا كانت الفوهة شديدة السخونة ولم تنبثق الفتيل بالسرعة الكافية، فقد تتلف الطباعة أو تشتعل فيها النيران.
الميزة الرئيسية لخيوط الخشب هي أنها تبدو وكأنها خشب حقيقي. بالإضافة إلى ذلك، يمكن طلاء القطع المطبوعة بسهولة وتقطيعها وصقلها بالرمل، مما يمنحها مظهرًا أكثر واقعية. ومع ذلك، فإن أحد أبرز العوائق هو أنها مادة أكثر حساسية من اللدائن الحرارية القياسية. نتيجة لذلك، يمكن أن تنكسر بسهولة أكبر.
بشكل عام، لن يتم استخدام هذه المواد في البيئات الصناعية، ولكنها موجهة نحو عالم المصنّعين حيث يتم استخدامها كهواية أو لأشياء تزيينيه. وبالتالي، فإن بعضًا من أهم تطبيقات الطباعة ثلاثية الأبعاد على الخشب هي التصميم الداخلي والنجارة. بعض الشركات المصنعة الرئيسية لخيوط الخشب هي Poly maker أو Filament Um أو Colorfabb أو Form Futura ، من بين آخرين.
استخدام الخشب في عمليات سرير المسحوق
لإنشاء أجزاء خشبية، من الممكن أيضًا استخدام تقنيات سرير المسحوق. في هذه الحالات، يتم استخدام مسحوق بني ناعم جدًا يتكون من رقائق الخشب، مما يعطي مظهرًا رمليًا حبيبيًا للسطح. واحدة من أكثر التقنيات ذات الصلة في هذا المجال هي Binder jetting ، والتي تعتبر شركة Desktop Metal (DM) أبرزها. بعد الشراكة مع Forust ، فتحوا الباب أمام عالم من الاحتمالات لتصنيع الأخشاب المضافة. ” Shop System Forust Edition ” يجعل Binder Jetting للطباعة ثلاثية الأبعاد للخشب في متناول جمهور أوسع بكثير.
هذا النظام قادر على الطباعة ثلاثية الأبعاد للأجزاء الخشبية الوظيفية ذات الاستخدام النهائي والتي تم إنشاؤها من الخشب المعاد تدويره. تستخدم تقنية التصنيع الفعلية جزيئات نشارة الخشب وعامل ربط في عملية يتم التحكم فيها بواسطة الكمبيوتر. باستخدام نظام تصنيع طبقة تلو الأخرى، يمكن إنشاء أجزاء خشبية خالية من النفايات في تكوينات يصعب تحقيقها باستخدام طرق الطرح التقليدية القائمة على الخشب. من الواضح أن سعر هذه التقنية سيكون أعلى بكثير من طرق بثق الشعيرات. ومع ذلك، يجدر النظر لأن النتيجة النهائية ستتمتع بجودة سطح أعلى من الأجزاء التي تم إنشاؤها بواسطة FFF.
بالإضافة إلى كونه نموذجًا لتصنيع الأخشاب يعتبر أكثر استدامة، يمكنه أيضًا حل العديد من المشكلات. يتراوح هذا من الترميمات التاريخية إلى إنشاء المنتجات الفاخرة، إلى المنتجات الجديدة التي لم يتم تخيلها بعد باستخدام هذه المواد الطبيعية. نظرًا لأنها عملية رقمية، يمكن للمستخدمين الذين لا يتمتعون بمهارات النجارة أيضًا الاستمتاع بفوائد الطباعة ثلاثية الأبعاد على الخشب.
على مستوى الرفاهية، يمكن أن تتراوح المنتجات المطبوعة ثلاثية الأبعاد من قطع المجوهرات البسيطة إلى الأزياء الفخمة والمحركات الراقية. نلاحظ اليوم النهاية الأخيرة من المقياس: صمم المصمم الإيطالي جوزيف فوراكي يختًا بطول 88 مترًا يمكن صنعه باستخدام طباعة ثلاثية الأبعاد آلية. ستظهر السفينة “غير مرئية” عندما تكون في البحر بفضل الزجاج العاكس.
وفقًا لـ Firaki’s ، جاء إلهامه من جزيرة يونانية، حيث قرر إنشاء يخت “أقرب ما يكون إلى البحر والطبيعة”. صمم Firaki’s الجمالية غير المرئية جزئيًا لتقليد السحب بين الاثنين. القارب، المسمى Pegasus في إشارة إلى الأساطير اليونانية (ربما إشارة إلى موقع بدايته)، هو هجين يعمل بالطاقة الشمسية / هيدروجين يدعي أنه محايد كربوينا في العملية. طريقة بنائه، الطباعة الآلية ثلاثية الأبعاد، تخلق إطارًا شبكيًا يشمل بدن القارب والهيكل العلوي. بصرف النظر عن كونه مثيرًا للإعجاب بصريًا، فإن المنتج النهائي عبارة عن يخت خفيف الوزن ولكنه متين. من حيث الاستدامة، ستستخدم السفينة الطاقة الشمسية لتحويل مياه البحر إلى هيدروجين. ستحول خلايا الوقود الموجودة على متن الطائرة هذا إلى كهرباء.
من الخارج، يكون للسفينة بدن خطي منخفض مع قوس راسيا. يحتوي التصميم الداخلي على ما يسمى بـ “شجرة الحياة”، وهي محور التصميم. إنها شهادة على قوة الطبيعة الأم ونواة نباتات الزراعة المائية. وهي توفر فائدة مزدوجة تتمثل في الطعام الطازج وتنقية الهواء على متن الطائرة. تنبثق قاعدة الشجرة من بركة عاكسة على السطح السفلي تحيط به حديقة Zen. تمتد الشجرة عموديًا عبر المستويات الأربعة مصحوبة بدرج حلزوني منحوت. يحتوي الطابق العلوي لليخت، مع الوصول الحصري للمالك، على جناح رئيسي مواجه للأمام يضم تراسًا خاصًا كبيرًا. يحتوي نادي المسبح الأمامي على حوض سباحة على طراز حوض السمك ونوافذ أفقية واسعة تتحول إلى شرفات مفتوحة وميناء وأيمن.
من خلال مكاتبها في ميلانو وبروكلي، تهدف وكالة تصميم Firaki’s إلى ربط المنتجات المادية والرقمية بكفاءة بيئية مثالية. الهدف النهائي هو صنع حلول تصميم “إنسانية”. بالإضافة إلى هذا اليخت المطبوع ثلاثي الأبعاد، فقد قاموا مسبقًا بتصميم طائرة هليكوبتر مطبوعة ثلاثية الأبعاد بالتعاون مع ليوناردو. كما أنها توفر منتجات الإضاءة والأثاث والتكنولوجيا. يمكنك معرفة المزيد على موقع الشركة هنا.
عندما يتعلق الأمر بالمشكلات الطبية، فإن القليل جدًا يمكن أن يكون مخيفًا مثل تلك التي تؤثر على الدماغ. هذا هو الحال خاصة بالنسبة لتمدد الأوعية الدموية في الدماغ. تم تعريف تمدد الأوعية الدموية في الدماغ على أنه انتفاخ أو تضخم في الأوعية الدموية في الدماغ، وغالبًا ما لا تظهر أي أعراض ولا يتم اكتشافها إلا عند انفجارها، وهو أمر قاتل في حوالي 50٪ من الحالات ويمكن أن يتسبب في حدوث عجز عصبي دائم في الناجين. علاوة على ذلك، قد يكون العلاج صعبًا ولا يكون دائمًا فعالًا. ومع ذلك، يأمل الباحثون في جامعة أوكلاهوما في استخدام الطباعة ثلاثية الأبعاد لتحسين الرعاية الطبية لتمدد الأوعية الدموية في الدماغ.
يقود المشروع الذي يمتد لخمس سنوات تشوني هاو لي، الأستاذ المساعد في كلية جال وجلي للهندسة. سيعمل مع Yingtao Liu ، دكتوراه، وأستاذ ويليام إتش باركو الرئاسي وأستاذ مشارك في كلية Gallogly للهندسة في OU؛ برادلي إن بونس تيد، دكتوراه في الطب، جراح أعصاب في كلية الطب بجامعة إنديانا؛ وهيومون لي، دكتوراه، مهندس الطب الحيوي في جامعة بوردو. الهدف من المشروع هو علاج نزيف تحت العنكبوتية بشكل أفضل، أو النزيف الذي يحدث بين الدماغ والغشاء المحيط به.
يوجد حاليًا نوعان من العلاجات المستخدمة لعلاج تمدد الأوعية الدموية في الدماغ. أحدهما هو التقاضي بالمقطع الجراحي وهو أمر محفوف بالمخاطر لأنه يتضمن جراحة الجمجمة المفتوحة. العلاج الآخر هو العلاج “المعياري الذهبي” الحالي ويسمى انسمام لفائف الأوعية الدموية. في الأساس، في هذه الجراحة طفيفة التوغل، تقوم القسطرة بإيصال لفائف ناعمة لمنع تدفق الدم إلى الأوعية الدموية المصابة. هذا يساعد على منعها من التمزق.
ومع ذلك، لا يزال هذا العلاج له حدوده. وأوضح لي، “إن مشكلة القيادة حتى مع هذه التقنية، نظرًا لتعقيد شكل أو حجم أو هندسة تمدد الأوعية الدموية، هو أن هناك خطرًا متزايدًا لتكرار حدوثه. من المحتمل أنه بعد خمس أو ست سنوات من الانسمام الأولي، سيصاب 20-25 ٪ من المرضى بنفس المشكلة مرة أخرى. لذلك، فهو يزيد من عبء الرعاية الصحية المقابل وقد يؤدي أيضًا إلى سوء التشخيص وحتى وفاة المريض “. الحل بالنسبة له هو أجهزة مخصصة مصنوعة عبر الطباعة ثلاثية الأبعاد والتي ستحد من إمكانية تطوير نفس المشكلة بمرور الوقت.
استخدام أجهزة مطبوعة ثلاثية الأبعاد لعلاج تمدد الأوعية الدموية في الدماغ
نظرًا لأن المشروع لا يزال في مراحله الأولى، فلا توجد حاليًا معلومات حول عمليات الطباعة ثلاثية الأبعاد التي سيتم استخدامها أو حتى الشكل الذي ستبدو عليه هذه الأجهزة. ومع ذلك، لاحظ الباحثون أنهم سيستخدمون الطباعة ثلاثية الأبعاد الطبية الحيوية المتقدمة من أجل إنشاء أجهزة فريدة ومخصصة مصممة خصيصًا للشكل الهندسي المحدد وحجم وموقع تمدد الأوعية الدموية. كما يعلم قرائنا على الأرجح، هذه بالفعل إحدى الفوائد الرئيسية لاستخدام التصنيع الإضافي في الطب، والقدرة على تكييف كل جهاز تمامًا مع احتياجات كل مريض. وبالنظر إلى حقيقة أن عدم القدرة على القيام بهذا في العلاج حاليًا هو ما يؤدي إلى التكرار، سيكون من المثير للاهتمام بالتأكيد أن نرى كيف ستكون الطباعة ثلاثية الأبعاد قادرة على المساعدة بشكل عام في علاج هذا النوع من تمدد الأوعية الدموية في الدماغ.
يخلص لي إلى أن ” الفوائد السريرية والتحويلية الإجمالية لمشروعنا هي منع تمزق تمدد الأوعية الدموية والسكتات الدماغية المستحدثة، والتي تمثل ما يقرب من 15٪ من السكتات الدماغية الجديدة كل عام، وتقليل معدل 20٪ من الحالات الفاشلة من الحالة الحالية. معايير الذهب. هذا مجال واعد للغاية لدفع المجال السريري إلى الأمام “.
صنعت شركة Sphere Cube الإيطالية الناشئة اسمًا لنفسها العام الماضي بفضل Form next Startup Challenge حيث كانت واحدة من الفائزين في المسابقة السنوية. ركزت الشركة الناشئة، التي انبثقت عن جامعة ما ركي بوليتكنيك، على تقنيتها: يمكنها إنتاج مكونات مركبة عالية الأداء دون استخدام قوالب وبتأثير أقل على البيئة. وبالتالي يستجيب Sphere Cube لاثنين من الاحتياجات التي يشعر بها التصنيع الإضافي، وبشكل أعم، من خلال المواد المركبة والأسواق: الحاجة إلى عملية إنتاج أكثر كفاءة، وفي نفس الوقت، أكثر استدامة. لذلك اخترناهم ليكونوا الشركة الناشئة ثلاثية الأبعاد لشهر فبراير وأجرينا مقابلات معهم لمعرفة المزيد عن التكنولوجيا المبتكرة الخاصة بهم!
3DN: هل يمكنك تقديم نفسك و Sphere Cube؟
Sphere Cube هي شركة ناشئة ومبتكرة من جامعة ما ركي بوليتكنيك. كان من خلال حضورهم المشترك في الجامعة أن تعرف أعضاء الفريق على بعضهم البعض وتوحدوا في المشروع. تسمح عملية الإنتاج التي قمنا بتطويرها، المعالجة بالليزر الحراري، بإنشاء منتجات مركبة عالية الأداء بطريقة تلقائية بالكامل، دون أي قيود هندسية. حاليًا، يتم إنتاج مركبات عالية الأداء يدويًا، مما يؤدي لاحقًا إلى مشكلات من حيث التكرار والمرونة. بالإضافة إلى ذلك، نظرًا للعدد الكبير من خطوات العملية واستخدام القوالب (حتى لوحدة الإنتاج)، فإن عملية الإنتاج بأكملها بطيئة ومكلفة ولديها قيود تصميم عالية. مع تقنيتنا،
3DN: كيف نشأت شركتك الناشئة؟
ولدت فكرة Sphere Cube عندما التقى فاليويو دي بومبي، الرئيس التنفيذي الحالي ثم طالب في جامعة ما ركي بوليتكنيك، أليسون فيتا، الذي كان أحد أساتذة دورة التخصص. واتفقوا على أنه لا توجد تقنيات معتمدة صناعيًا تستخدم المواد الخام الأكثر شيوعًا في عالم إنتاج المواد المركبة (مثل راتنجات اليبوس المتصلة بالحرارة وتعزيزات الألياف الطويلة). عندما بدأوا في مناقشة الحلول الممكنة، وُلدت الرسومات التخطيطية الأولى لما هو الآن قلب طابعة Sphere Cube ثلاثية الأبعاد: رأس البثق. ثم أشرك فاليري وأريسيو بقية الفريق، ولا يزال الفريق ينمو.
3DN: كيف تعمل تقنية البثق المركب الخاصة بك؟
التكنولوجيا التي طورتها Sphere Cube تتمحور حول بثق مادتين خام في حالات فيزيائية مختلفة، وهي مصفوفة بوليمر بالحرارة في حالة سائل لزج ومادة تقوية على شكل ألياف مستمرة. نستخدم حاليًا راتين إي بوكسي مكون من عنصرين (رأتني + مقوي) وألياف كربونية كمواد تقوية. يمزج رأس البثق الحاصل على براءة اختراع لـ Sphere Cube بشكل فعال المصفوفة والتعزيز لتحقيق التصاق مثالي للأول مع الأخير، وبعد ذلك، باستخدام مصدر حرارة، يتم معالجة المركب جزئيًا أو كليًا (صلب) كما هو مطلوب بمجرد البثق. تكمل أنظمة قطع الألياف وضغط المواد المترسبة النظام. تسمح هذه التقنية بمعالجة أنواع مختلفة من مصفوفات بالحرارة واستخدام ألياف تقوية مستمرة من أي نوع،
نود أن نشير إلى أنه بالإضافة إلى تطوير نظام البثق، قدمت Sphere Cube أيضًا براءة اختراع فيما يتعلق بإعداد ألياف التعزيز. من خلال استخدام آلة الربط، تكون التكنولوجيا قادرة على تحسين قابلية معالجة التعزيز، باستخدام مادة رابطة ذات مذيبات أقل، بطريقة أكثر استدامة من العمليات التقليدية المستخدمة حاليًا.
3DN: كيف تختلف عملية Sphere Cube عن العمليات الحالية المماثلة؟
“الاختلاف مع التقنيات المشابهة لتقنياتنا هو أنها تستخدم راتنجات المعالجة بالحرارة بواسطة ضوء الأشعة فوق البنفسجية، بينما في حالتنا، يتم استخدام مصدر حرارة. بالإضافة إلى ذلك، في حين أن منافسينا الرئيسيين يستخدمون أنظمة طباعة ثلاثية الأبعاد تعتمد على أذرع آلية ضخمة ومرهقة، فإن الطابعة ثلاثية الأبعاد التي طورتها Sphere Cube تعتمد على نظام خماسي المحاور بمتوسط حجم طباعة 400 × 400 × 400 مم تتميز بالدقة العالية.
3DN: ما هي الأسواق التي تستهدفها؟
تتيح لنا تقنية الطباعة ثلاثية الأبعاد الخاصة بنا إنتاج مكونات مركبة عالية الأداء، مما يضمن التفرد والتخصيص وتحسين أداء المكونات وتقليل الوزن. التطبيقات الرئيسية التي نعمل عليها حاليًا تتعلق بقطاعات الطيران (التي نعتبرها أول سوق حقيقي لشركة Sphere Cube)، والطب الحيوي، والرياضة، والقطاعات البحرية.
3DN: ماذا يمكن أن نتوقع من Sphere Cube في المستقبل؟
يشارك Sphere Cube في برنامج تسريع Takeoff ، والذي يشارك فيه CDP، و Plug and Play ، و Leonardo ، و Avio ، CRT Foundation و UniCredito ، مما سمح لنا بالبدء في التحقق من صحة المنتج مع العملاء المحتملين وتسريع نشاط التصنيع المضاف عالي الجودة. – مواد مركبة الأداء. بالإضافة إلى ذلك، أطلقنا للتو مشروعًا مدته ثلاث سنوات مع جامعة ما ركي بوليتكنيك وكاري فيرونا لتطوير المواد القائمة على أساس بيولوجي. أخيرًا، نريد أن نأخذ طابعتنا ثلاثية الأبعاد إلى الفضاء، وفي المستقبل، نخطط لإجراء تجارب في المدار للتحقق من صحة التكنولوجيا في الجاذبية الصغرى.
3DN: أي كلمات أخيرة لقرائنا؟
في عصر التحديات الهائلة، من غزو الكواكب الأخرى إلى تقليل انبعاثات الغازات الضارة إلى الصفر، تعد الطباعة ثلاثية الأبعاد هي التكنولوجيا التي يمكن أن تحدث فرقًا، حيث تقصر سلسلة التوريد وتجعل الأعمال أكثر مرونة.
