عجیب ترین اشیایی که به وسیله فناوری چاپ سه بعدی ساخته شدند

نخستین خانه مسکونی ایجاد شده به وسیله فناوری چاپ 3 بعدی، طی 24 ساعت در حومه مسکوی روسیه ساخته شد. دیوارهای این خانه دارای مساحت 37 متر مربع، با استفاده از یک چاپگر سه بعدی همراه که به دست استارتاپ روسی Apis Cor توسعه پیدا کرده ساخته شده است. به جای ساخت پنل‌های بتنی به صورت تکی به منظور سوار کردن آن‌ها بر روی یکدیگر به طور دستی، این پرینتر دیوار را به صورت یک سازه متصل کاملا به هم پیوسته ایجاد کرد. شکل نامتعارف و گرد مانند خانه نیز به خاطر همین شیوه ساخت ممکن شده است.

سقف خانه، درب‌ها و پنجره‌ها تنها بخش‌هایی بودند که کارگران مجبور شدند آن‌ها را بعد از ساخت دیوارها به صورت دستی بر روی سازه سوار کنند. هزینه ساخت این خانه مسکونی به وسیله فناوری چاپ سه بعدی 10 هزار و صد و سی و چهار دلار بوده است که به ازای هر متر مربع، 275 دلار می‌شود. بر اساس گفته‌های سازنده، بیشترین هزینه صرف ساخت پنجره‌ها و درب‌ها شده است.

به عقیده مجری پروژه، استفاده از فناوری چاپ سه بعدی نه تنها سرعت ساخت سازه‌ها را افزایش می‌دهد، بلکه به لطف آن ساخت و ساز آسیب کمتری به محیط زیست وارد خواهد کرد.

خانه شیشه‌ای

شیشه، ماده‌ای است که از زمان مصر باستان توسط انسان مورد استفاده قرار می‌گرفته است. استفاده از این ماده در فناوری چاپ 3 بعدی کمی پیچیده است، چرا که باید به اندازه هزار درجه سانتیگراد به آن حرارت داد. پرینترهای سه بعدی معدودی قادر به انجام این کار هستند و برای آن از لیزر استفاده می‌کنند. با این حال محصولات ساخته شده به وسیله چنین روشی اغلب غیر قابل استفاده هستند.

اما دانشمندان آلمانی موسسه تکنولوژی Karlsruhe به وسیله تکنیکی جدید مشکل را حل کردند. به کمک تکنیک آن‌ها، ساخت سازه‌های شیشه‌ای با استفاده از پرینترهای سه بعدی مرسوم ممکن می‌شود، بدون اینکه حتی نیازی به استفاده از گرمادهی به وسیله لیزر باشد.

مهندسان به عنوان ماده ابتدایی، از شیشه مایع که مخلوطی از نانوذرات سیلیس پراکنده شده در محلول اکریلیک استفاده کردند. یک شی بعد از ساخته شدن به وسیله فناوری چاپ سه بعدی در برابر نور یو وی قرار می‌گیرد تا تبدیل به ماده‌ای پلاستیکی سخت همچون شیشه اکریلیک شود. این جسم سپس به اندازه هزار و سیصد درجه سانتیگراد حرارت می‌بیند تا پلاستیک از آن جدا شده و ترکیب نانوذرات سیلیکا با هم تبدیل به یک سطح صاف شوند. محصول نهایی، یک ساختار شیشه‌ای شفاف خواهد بود. خانه شیشه‌ای که در تصویر بالا مشاهده می‌کنید، به همین روش ساخته شده است.

مانکن‌های کودک زنده

در سال جاری، محققان هلندی به وسیله فناوری پرینت 3 بعدی اقدام به ساخت نمونه‌هایی از بدن کودکان به همراه ارگان‌های آن در ابعاد کوچک کردند. هدف اصلی آن‌ها، در اختیار داشتن نمونه‌هایی کاملا شبیه به بدن انسان برای بهبود شیوه‌های تدریس بود.

مانکن‌هایی که پزشک‌ها در حال حاضر برای امور آموزشی از آن‌ها استفاده می‌کنند دارای ساختار مکانیکی بوده و به همین دلیل شکنندگی واقعی بدن نوزاد را به پزشکان نشان نمی‌دهند. همین نیاز سبب شد یک مهندس پزشکی در دانشگاه صنعتی آیندهوون هلند دست به کار شده و طرحی برای استفاده از فناوری پرینت 3 بعدی ارائه کند.

فناوری چاپ سه بعدی به این فرد و تیمش اجازه داد یک آناتومی دقیق متشکل از ارگان‌ها و اعضای درونی واقعی بدن بسازند. به منظور رسیدن به سطوح بالایی از دقت در طراحی، آن‌ها از اسکن MRI ارگان‌های درونی بدن نوزادان تازه متولد شده استفاده کردند. هر ارگان همراه با جزییات زیادی به دست آمده بود. به عنوان نمونه قلب نوزاد با دقت بالایی دارای دریچه‌های شبیه به نمونه واقعی بود. دقت این مانکن‌ها به حدی است که مایعی شبیه به خون درون رگ‌های آن جاری شده است.

آن‌ها امیدوارند به لطف در اختیار داشتن مانکن‌های تقریبا شبیه به نمونه واقعی، تحقیقات بسیار حرفه‌ای‌تری انجام داده و بازخوردهای دقیقی دریافت کنند. به عقیده سازنده، وقتی پزشک‌ها به قسمت خاصی از درون بدن مانکن وارد شده و بر روی آن تحقیقات انجام می‌دهند، حس شکافتن بدن یک نوزاد واقعی را تجربه خواهند کرد.

چشم

هلندی‌ها در زمینه فناوری چاپ سه بعدی فعالیت مناسبی در سال 2017 داشتند. یکی دیگر از دستاوردهای آن‌ها، توسعه چشم‌هایی است که به کودکان دارای چشمان پرورش یافته به صورت ناقص کمک می‌کند طبیعی به نظر برسند. متاسفانه این چشم‌ها تنها به بازگرداندن ظاهر طبیعی چشم کمک کرده و توانی برای بازگرداندن قدرت دید ندارند.

از هر 100 هزار کودک، 30 مورد همراه با مشکلاتی به نام‌های میکروفتالمی و انوفتالمی به دنیا می‌آیند، به همین دلیل چشم‌های آن‌ها به صورت ناقص پرورش یافته و یا به طور کامل فاقد چشم هستند. در نتیجه کاسه چشم آن‌ها فاقد پشتیبانی ساختاری است تا بلکه صورت به شیوه‌ای عادی شکل بگیرد.
اگر یک فرد بالغ چشم‌های خود را از دست بدهد، عمل پروتز چشم بر روی وی انجام خواهد شد، اما انجام چنین کاری بر روی کودکان امکان‌پذیر نیست. به لطف‌های چشم‌های جدید ساخته شده با استفاده از فناوری چاپ سه بعدی می‌توان ساختارهایی ارزان و در اندازه‌های مختلف را در بازه زمانی قابل قبول ایجاد کرد. اهمیت قرار دادن چنین ساختاری این است که بدون چشم، استخوان اطراف کاسه چشم تحریک‌پذیری لازم را نداشته و به همین دلیل کل صورت به شیوه‌ای عادی شکل نخواهد گرفت. در نتیجه شکل ظاهری و صورت فرد نافرم می‌شود. این چشم‌ها تاکنون بر روی چشم گروهی کوچک از کودکان آزمایش شده‌اند.

ربات صخره نوردی

این ربات دارای پاهای چاپ شده به صورت سه بعدی و از جنس پلاستیک بوده و می‌تواند بر روی زمین‌های سخت حرکت داشته باشد، عملی که ربات‌های عادی از انجام آن عاجز هستند. مهندسان دانشگاه ایالتی سن دیگو کالیفرنیا، پاهای این ربات را طراحی و عملکرد و رفتار آن طی شرایط مختلف را مدل‌سازی کردند. به عنوان نمونه نحوه حرکت این ربات در سطح‌های نرم و یا ماسه‌ای، در فضاهای محدود و باریک و همچنین حین بالا رفتن از صخره از قبل بررسی و به آن آموزش داده شده است.

آن‌ها در نهایت طرحی را انتخاب کردند که از سه لوله‌ مارپیچ مانند متصل شده به یکدیگر تشکیل شده و از درون خالی است. این طرح از ترکیبی از مواد نرم و سفت و سخت ساخته شده است. وقتی این پاها رو به جلو قدم برمی‌دارند، شرایط زمین را بررسی کرده و خود را از طریق پیستون‌های تعبیه شده طبق وضعیت وفق می‌دهند. این پیستون‌ها در واقع بسته به شرایط متورم شده و نحوه گام برداشتن ربات را تغییر می‌دهند. به عقیده سازنده، شگفتی این اختراع در توانایی خم شدن آن در تمامی جهات است.