Metoda imprimării 3D a acaparat aproape orice domeniu imaginabil, iar proliferarea şi perfecţionarea sa sunt în plin avânt. Pare să reprezinte viitorul, pare să fie un pas la fel de important ca atunci când omul a deprins topirea metalului sau alte metode mai noi, precum sudarea sau extrudarea.

Text: Alex Buţu

Imprimarea 3D este un proces de formare a obiectelor tridimensionale prin aplicarea de straturi succesive de material. Cu alte cuvinte, obiectele rezultate sunt 3D, imprimarea în sine fiind aplicarea 2D a materialelor conform coordonatelor dictate de un computer.

Un salt calitativ impresionant pentru imprimarea 3D a fost făcut chiar în martie 2015 de compania americană Carbon 3D, care a prezentat tehnologia CLIP (Continuous Liquid Interface Production). Concret, aceasta nu mai imprimă obiectele strat după strat, ci foloseşte un proces fotochimic în locul celui mecanic. Acest proces este spectaculos de urmărit. Vezi cum o platformă coboară într-o cuvă umplută cu răşină, iar când aceasta se ridică, nu trage o dâră de clei care picură, ci direct un obiect perfect definit. Mai ţineţi minte secvenţa din filmul Terminator 2, când terminatorul rău s-a topit, iar apoi metalul lichid s-a ridicat din nou sub formă de om? Tehnologia CLIP transformă acest lucru în realitate. Este descrisă ca fiind mai asemănătoare cu umplerea unor profile decât cu imprimarea 3D pe straturi, fiindcă oferă suprafeţe fine şi un interior solid.

2

Cel mai important element al aparatului proiectat de Carbon 3D este fereastra cuvei în care se află răşina. Această fereastră este transparentă, pentru a permite trecerea luminii, dar este permeabilă şi de către oxigen, asemeni unei lentile de contact. Secretul CLIP este controlarea raportului dintre lumina UV, care activează foto-polimerizarea, şi volumul de oxigen, care inhibă această reacţie. Prin controlarea volumului de oxigen care pătrunde prin acea fereastră se formează o aşa-zisă „zonă moartă” foarte subţire, măsurată în zeci de microni. Grosimea acestui strat este doar de 2-3 ori mai mare decât diametrul unei celule roşii de sânge, dar importanţa sa este crucială, fiindcă nu permite foto-polimerizarea şi face posibilă ridicarea obiectului din răşină gata format. Formarea este dictată de imaginile proiectate de sub răşină. Aceste imagini conţin practic coordonatele secţiunilor obiectului final.

Obiectele imprimate 3D pe straturi pot prezenta probleme de rezistenţă structurală sau finisaj, iar un al doilea neajuns este lentoarea imprimării. Dar Carbon 3D CLIP promite imprimarea la viteze de 25 până la 100 de ori mai rapide. Aşadar, orizontul este foarte deschis pentru acest proces de producţie.

Dar nici despre imprimarea 3D pe straturi nu se poate spune că i-au fost atinse limitele, dacă ne uităm la realizările de până acum. Sunt aplicaţii care salvează vieţi, fiindcă medicina a început să adopte această tehnologie pentru a reproduce părți ale corpului uman. Există deja numeroşi pacienţi la nivel mondial care au părţi din craniu realizate prin imprimare 3D. Fie că este vorba despre secţiuni imprimate din titan sau de o calotă întreagă din plastic, aceşti oameni şi-au recăpătat demnitatea şi sănătatea. Un doctor din SUA a folosit imaginile din tomografia cu rezonanţă magnetică pentru a reproduce ulterior prin imprimare 3D interiorul craniului soţiei sale. Astfel a putut să înţeleagă mai bine cum evoluează tumoarea care o afecta. Doctorii chirurgi apelează din ce în ce mai des la copii ale organelor afectate imprimate astfel pentru că le arată exact particularităţile zonei care trebuie operată. Astfel s-a procedat la Spitalul St. Thomas din Londra, unde a fost operată la inimă o fetiţă de doar 2 ani. La Universitatea din Peking, un băiat de 12 ani a primit o vertebră printată 3D tot folosind informaţiile obţinute prin tomografie. Tânărul suferea de cancer osos, iar vertebra imprimată din pudră de titan oferă o mai mare libertate de mişcare decât tijele din titan care se fixează cu şuruburi şi ciment ortopedic. Şi în domeniul prostetic se găsesc exemple foarte numeroase de braţe sau picioare imprimate, un avantaj fiind şi preţul de producţie abordabil.

Unui bebeluş i-a fost implantată o atelă bronhică imprimată 3D fiindcă respira foarte deficitar din cauza unei boli rare numită traheobronhomalacie. Această boală slăbeşte cartilagiile care susţin traheea. După scanarea cu un computer-tomograf, doctorii Universităţii din Michigan au putut imprima atele cu dimensiuni exacte. Până la acest caz atelele erau sculptate, ceea ce dura mult şi nu respecta cu precizie forma căilor respiratorii ale pacienţilor. Implantul operat a salvat viaţa bebeluşului de nici 20 de luni. Iar doctorii spun că biopolimerul biodegradabil numit policaprolactonă va fi absorbit de corpul bebeluşului pe parcursul a trei ani, timp în care căile sale respiratorii vor deveni funcţionale pe cont propriu.

Mai mult de atât, pe lângă materiale biocompatibile, este aşteptată o revoluţie medicală odată cu imprimarea de ţesuturi vii. De exemplu, compania Organovo oferă deja ţesuturi de ficat sau rinichi cu celule vii. Practic, imprimarea 3D permite aranjarea celulelor în configuraţia exactă regăsită în organul real. Altfel celulele nu interacţionează şi nu reacţionează întocmai organului viu. De aceea, asemenea ţesuturi pot fi folosite pentru testarea medicamentelor, pentru înţelegerea unor virusuri etc. De exemplu, ţesuturile de ficat produse de Organovo stau în viaţă timp de 42 de zile, timp suficient pentru cercetări medicale. La fel, la Spitalul St. Vincent din Melbourne se studiază aceeaşi metodă cu celulele din creierul uman. Se foloseşte din ce în ce mai des termenul de “biocerneală”, aceasta fiind de fapt un mix de biopolimeri pe care corpul uman îi absoarbe în timp şi celule prelevate de la pacient.

Desigur, aşa cum imprimarea 3D este folosită pentru salvarea de vieţi, aceasta este folosită şi pentru a crea arme. Apariţia armelor de foc produse astfel trebuie controlată deoarece acestea pot trece neobservate de detectoarele de metal. De aceea, legislaţia trebuie actualizată, după cum a cerut de curând congresmanul american Steve Israel. Este o chestiune care trebuie monitorizată, fiindcă reprezintă şi o cale nouă şi foarte rapidă de a face trafic cu arme oriunde în lume, fiind necesară doar trimiterea unor fişiere cu coordonate de imprimare.

Din fericire, acest avantaj de producţie este utilizat în scopuri care servesc umanităţii. O demonstraţie notabilă în acest sens a oferit-o NASA, care a realizat prima imprimare 3D în spaţiu. A fost trimisă pe Staţia Spaţială Internaţională o imprimantă capabilă să imprime în condiţii de gravitaţie diferite de ale Terrei. Primul obiect imprimat a fost o plachetă cu inscripţia “Made in Space, NASA”. Este un început simbolic pentru o metodă care va uşura explorarea spaţiului şi construirea de baze pe alte planete.

Între timp, pe Terra, se încearcă transformarea procesului de producere a automobilelor. Compania Local Motors a atras atenţia imprimând structura maşinii numite sugestiv Strati chiar în cadrul Show-ului  Internaţional de Producţie şi Tehnologie găzduit în Chicago din septembrie 2014. Procesul de imprimare a durat 44 de ore şi a fost repetat în ianuarie 2015 în incinta Salonului Auto de la Detroit.

Poate şi mai impresionantă este compania chineză WinSun, care construieşte case, vile şi chiar blocuri de 5 etaje cu o imprimantă 3D de 6,6 m înălţime, 10 m lăţime şi 40 m lungime. Subansamblurile imprimate inclusiv din deşeuri rămase după alte şantiere sunt apoi montate la locaţie împreună cu ramforsările metalice şi izolarea termică. Compania chineză spune că a reuşit să imprime 10 case în 24 de ore.

Aşadar, deşi primele aparate de stereolitografie au fost patentate la jumătatea anilor ’80, imprimarea 3D a ajuns abia acum să îşi dezvăluie potenţialul revoluţionar. Însă, după cum vedem, semnele sunt deja adevărate cuceriri tehnologice.

LEAVE A REPLY

Please enter your comment!
Please enter your name here