ویدئو: کدام مدل پرینتر سه بعدی برای کار شما مناسب تر است؟

http://

فیلامنت پرینتر 3 بعدی Graphene PLA 1ppm 1.75

فیلامنت پرینتر 3 بعدی Graphene PLA 1ppm 1.75

توضیحاتی پیرامون گرافن

گرافن را «ماده جادویی» قرن 21 می‌نامند. این ماده که گفته می‌شود محکم‌ترین ماده‌ای است که تاکنون مورد مطالعه قرار گرفته، جایگزینی برای سیلیکون است و خواص عجیب آن مانند بیشترین میزان رسانایی الکتریکی در بین مواد شناخته شده، دنیای علم و رسانه‌ها) را تکان داده است .

گرافن ماده ای منحصربه فرد با پایه‌ی کربنی و دانسیته‌ی اتمی بالاست.

ترکیب غیر عادی خواص آن نظیر سختی و استحکام مکانیکی بسیار بالا(100 برابر محکم تر از فولاد)، رسانایی الکتریکی و حرارتی بالا و قابل تنظیم، خصوصیات عالی نوری وسطحی است و ازطریق عامل دار کردن شیمیایی ،موردتوجه خاص محققان قرارگرفته است.

این حقیقت که شیمیدانان به سختی میتوانند جایگزینی برای گرافن پیدا کنند، سبب شده که این ماده دارای کاربردهای فراوانی در نانوالکترونیک، پیلهای خورشیدی و ابزارهای ذخیره انرژی مثل باطری‌‌‌ ‌ها و ابرخازن‌ها باشد.

مواد ضدگلوله جایگاه مهمی در کاربردهای امنیتی و صنایع نظامی دارند. این مواد با استحکام بسیار بالا می‌توانند انرژی مربوط به اصابت گلوله را تحمل کنند؛ اما مشکل اساسی این مواد به‌ویژه در کاربردهای نظامی، وزن بالا است که قدرت مانور و حرکت‌های سریع را از افراد می‌گیرد.

پیش از این، گرافن (با ساختاری مشابه کربن در گرافیت اما به ضخامت یک لایه اتمی) به عنوان یک ماده با استحکام بالا شناخته می‌شد، اما میزان استحکام آن مورد آزمایش قرار نگرفته بود. در این میان، محققان آمریکایی گلوله‌های کوچکی را که از نشاندن ذرات طلا روی شیشه به دست آمده بود، با سرعت 6700 مایل بر ساعت!

به یک هدف گرافنی شلیک کردند. نتایج نشان داد که این لایه گرافنی، دو برابر کولار (Kevlar، نام تجاری مشهورترین ماده جهت استفاده در کاربردهای ضدگلوله است) و ده‌ها برابر فولاد استحکام دارد. بنابراین، این ماده بسیار نازک و سبک می‌تواند تحولی در فناوری جلیقه‌های ضدگلوله ایجاد کند.

از کاربردهای اصلی گرافن میتوان به موارد زیر اشاره نمود

1- صنایع باطری سازی

2- ساخت ریزپردازنده ها و مدارها

3- گوشی های هوشمند

4- سلول های انرژی

5- کاربرد در بافت های زنده و پزشکی

6- صنایع هوا فضا و موشک ها

7- صنایع دفاعی و نظامی

ویژگی های فیلامنت گرافن :

میزان گرافن:1ppm

وزن: 500g

دمای پرینت: 220~190

اکسترود:30الی60 میلیمتر بر ثانیه

پرینتر سه بعدی و كمك به بهبود به زندگي

یکی از کاربرد های همیشگی  پرینتر سه بعدی استفاده از آنها در کمک به ساخت اعضای مصنوعی انسان ها است.

مثلا هنگامی که دندان‌ها پایداری خود را از دست داده‌اند یا به طور کامل از دست می‌روند، سریع‌ترین و بدون دردترین راه حل برای جایگزین کردن آن‌ها استفاده از پروتزهای ثابت و متحرک است.

امروزه پروتزهای بسيار زياد و خلاقانه ای با استفاده از پرینتر سه بعدی توليد شده و به افراد نيازمند عرضه می شود ولی خيلی از اين پروتزها و يا به عبارت ديگر دستهای مکانيکی پرينت شده قابليت کنترل ندارند و از طرفی به راحتی در اختيار همگان نیستند

با استفاده از اين پروتزهای پرینت شده با پرینتر سه بعدی ، افراد نيازمند می توانند اميد بیشتری به زندگی داشته باشند و در انجام بسیاری از کارها نيازمند کمک ديگران نباشند و نهايتا اين موضوع می تواند به آنها در يافتن شغل مناسب کمک کند تا بتوانند به زندگی عادی برگردند.

این پروتز پرینت شده تنها يک دست مکانيکی نیست و شامل انگشتان دست، مچ ، بازو و قسمت اتصال به بدن فرد استفاده کننده می باشد که به خوبی قابل کنترل است.

استفاده از پروتز موقت مزایای بسیاری مانند صرف زمان لازم برای فروکش کردن ورم یا التیام کامل قسمت باقی‌مانده از پا یا هر عضو قطع شده دیگری دارد، این زمان حدود شش ماه یا بیشتر طول می‌کشد.

ژل لاینر محافظ یا جوراب پروتز برای محافظت از پوست حساس عضو به جا مانده بین بدن و سوکت پوشیده می‌شود.

در طراحی اين پروتز از سيستم قفل شونده با قابليت چرخش و يک مچ ابداعی استفاده شده. از اين پروتز می توان در انجام خيلی از کارهای روزمره استفاده کرد.

نحوه حرکت انگشتان اين پروتز به گونه ای طراحی شده که قابليت گرفتن خيلی از اشياء را بدون تلاش زياد داراست و همچنين قابليت چرخش مچ اين امکان را فراهم می کند که افراد به راحتی بتوانند با استفاده از قاشق و چنگال غذا بخورند.

کانال تلگرامی:

iran3dp@

ساخت مدل جمجمه موش رت

ساخت مدل اعضای بدن:

هر ساله، نواقص مربوط به تولد، تروما و جراحی منجر به ایجاد نواقص استخوانی می شوند که فرد را نیازمند استفاده از جایگزین های استخوانی می کند. معمولا پزشکان و جراحان برای حل این مشکل از استخوان فیبولا(نازک نی) بیمار استفاده می کنند که معمولا وزن زیادی را تحمل نمی کند. آن ها این استخوان را بریده و به صورت دلخواه شکل داده و آن را به جایگاه مورد نیاز ایمپلنت می کنند. این روش نه تنها موجب ایجاد تروما در پای بیمار می شود، بلکه با موفقیت نیز همراه نیست زیرا معمولا این استخوان نازک نی جایگزین نمی تواند به خوبی استخوان اصلی شکل بگیرد و بعد از مدتی کارایی خود را از دست می دهد.

به منظور رفع این مشکل دکتر گریسون و همکاران در جان هاپکینز در صدد برآمدند که از بافت های پرینت شده سه بعدی استفاده کنند. آن ها برای تولید این بافت از پلیمر پلی کاپرولاکتون(PCL) استفاده کردند که یک پلی استر زیست تجزیه پذیر استفاده کردند. مطالعاتی که با استفاده از پلی کاپرو لاکتون صورت گرفته بود نشان می دهد که این پلیمر به اندازه کافی قوی هست اما تشکیل استخوان جدید را به خوبی حمایت نمی کند. بنابراین، آن ها این پلیمر را با مقادیر زیادی از پودر استخوان مخلوط کردند.

طراحی ساختار سه بعدی برای ساخت مدل سه بعدی یک عضو بدن با محدودیت های زیادی همراه است ولی در شرکت پرینتر سه بعدی ایران ما با ستفاده از تصاویر سی تی اسکن و ام ار ای و با به کاربردن نرم افزار های طراحی پیشرفته موفق به طراحی مدل سه بعدی و ساخت آن با دستگاه پرینتر سه بعدی شدیم.

بیشترین کاربردهای این نوع مدل ها ، استفاده های آموزشی و آزمایشگاهی است که در رشته های بیولوژی، جانورشناسی و غیره کار برد فراوان دارند.

این مدل توسط دستگاه پرینتر سه بعدی ultimaker در شرکت پرینتر سه بعدی ایران ساخته شده است.

ساخت مدل مغز انسان

ساخت مدل اعضای بدن:

هر ساله، نواقص مربوط به تولد، تروما و جراحی منجر به ایجاد نواقص استخوانی می شوند که فرد را نیازمند استفاده از جایگزین های استخوانی می کند. معمولا پزشکان و جراحان برای حل این مشکل از استخوان فیبولا(نازک نی) بیمار استفاده می کنند که معمولا وزن زیادی را تحمل نمی کند. آن ها این استخوان را بریده و به صورت دلخواه شکل داده و آن را به جایگاه مورد نیاز ایمپلنت می کنند. این روش نه تنها موجب ایجاد تروما در پای بیمار می شود، بلکه با موفقیت نیز همراه نیست زیرا معمولا این استخوان نازک نی جایگزین نمی تواند به خوبی استخوان اصلی شکل بگیرد و بعد از مدتی کارایی خود را از دست می دهد.

به منظور رفع این مشکل دکتر گریسون و همکاران در جان هاپکینز در صدد برآمدند که از بافت های پرینت شده سه بعدی استفاده کنند. آن ها برای تولید این بافت از پلیمر پلی کاپرولاکتون(PCL) استفاده کردند که یک پلی استر زیست تجزیه پذیر استفاده کردند. مطالعاتی که با استفاده از پلی کاپرو لاکتون صورت گرفته بود نشان می دهد که این پلیمر به اندازه کافی قوی هست اما تشکیل استخوان جدید را به خوبی حمایت نمی کند. بنابراین، آن ها این پلیمر را با مقادیر زیادی از پودر استخوان مخلوط کردند.

طراحی ساختار سه بعدی برای ساخت مدل سه بعدی یک عضو بدن با محدودیت های زیادی همراه است ولی در شرکت پرینتر سه بعدی ایران ما با ستفاده از تصاویر سی تی اسکن و ام ار ای و با به کاربردن نرم افزار های طراحی پیشرفته موفق به طراحی مدل سه بعدی و ساخت آن با دستگاه پرینتر سه بعدی شدیم.

بیشترین کاربردهای این نوع مدل ها ، استفاده های آموزشی و آزمایشگاهی است که در رشته های بیولوژی، جانورشناسی و غیره کار برد فراوان دارند.

نمونه مدل مغز انسان و نمونه دورنگ ساخته شده به وسيله پرينتر سه بعدي دو نازله.

طراحی مدل و پرينت سه بعدي بافت استخوان

طراحی مدل و پرینت

تیمی از محققان دانشگاه نورث وسترن، پرینت سه بعدی استخوان را با مواد زیستی توسعه داده اند که اسکلت را  ترمیم می کند. محققان هنوز این اسکلت را بر روی انسان مورد آزمایش قرار نداده اند، اما در آزمایش هایی که بر روی نمونه های حیوانی انجام شد، محققان قادر به ترمیم جمجمه یک میمون و جوش دادن استخوان پشت موش شدند. این ماده مصنوعی هایپر الاستیک نام  دارد که از سرامیک و پلیمر ساخته شده و می تواند با استفاده از یک پرینتر تجاری پرینت گرفته شود. این ماده جدید بر خلاف دیگر موادی که برای پیوند استخوان مورد استفاده قرار می گیرند و معمولا شکننده هستند؛ انعطاف پذیر، محکم و  مستعد خرد شدن و یا شکستگی نخواهند بود.

هر ساله، نواقص مربوط به تولد، تروما و جراحی منجر به ایجاد نواقص استخوانی می شوند که فرد را نیازمند استفاده از جایگزین های استخوانی می کند. معمولا پزشکان و جراحان برای حل این مشکل از استخوان فیبولا(نازک نی) بیمار استفاده می کنند که معمولا وزن زیادی را تحمل نمی کند. آن ها این استخوان را بریده و به صورت دلخواه شکل داده و آن را به جایگاه مورد نیاز ایمپلنت می کنند. این روش نه تنها موجب ایجاد تروما در پای بیمار می شود، بلکه با موفقیت نیز همراه نیست زیرا معمولا این استخوان نازک نی جایگزین نمی تواند به خوبی استخوان اصلی شکل بگیرد و بعد از مدتی کارایی خود را از دست می دهد.

به منظور رفع این مشکل دکتر گریسون و همکاران در جان هاپکینز در صدد برآمدند که از بافت های پرینت شده سه بعدی استفاده کنند. آن ها برای تولید این بافت از پلیمر پلی کاپرولاکتون(PCL) استفاده کردند که یک پلی استر زیست تجزیه پذیر استفاده کردند. مطالعاتی که با استفاده از پلی کاپرو لاکتون صورت گرفته بود نشان می دهد که این پلیمر به اندازه کافی قوی هست اما تشکیل استخوان جدید را به خوبی حمایت نمی کند. بنابراین، آن ها این پلیمر را با مقادیر زیادی از پودر استخوان مخلوط کردند.

مهمتر از همه اینکه، این ماده، حتی در فضاهای کوچک هم نفوذپذیر و جاذب باقی می ماند. این ها خواصی قابل توجه محسوب می شوند، چرا که مواد بیولوژیکی مانند رگ های خونی ما، باید قادر به انتقال مواد باشند تا استخوان مجددا رشد کند. آدام یاکوس، یکی اعضای تیم، گفت:” استخوان هایپر الاستیک کاملا مصنوعی، بسیار ارزان و ساخت آن نیز بسیار راحت است.”

وی همچنین با توجه به اینکه استخوان هایپر الاستیک قابل بسته بندی، حمل و نگهداری است، ابراز امیدواری کرد که استخوان هایپر الاستیک حتی در کشورهای در حال توسعه هم در دسترس قرار گیرد.

پرینترهای سه ‌بعدی و چاپ اندام‌های مصنوعی

پرینترهای سه‌بعدی یکی از داغ ‌ترین فناوری‌های حال حاضر دنیا هستند. حتی اوباما نیز در یکی از سخنرانی‌هایش از راه‌اندازی مراکزی صنعتی بر مبنای این فناوری خبر داده بود. یکی دو هفته قبل هم شاهد عرضه یکی از سرگرم‌ کننده‌ ترین کاربردهای این فناوری بودیم. خودکارسه بعدی یا 3D Doodler که به کمک آن می‌توانستید اجسام سه ‌بعدی از جنس پلاستیک را در فضای سه‌ بعدی ترسیم کنید.

یکی از گوش‌های پروتزی که توسط محققین دانشگاه کورنل از سلول‌های غضروفی زنده ساخته شده است.

اما پزشکان و مهندسین دانشگاه کورنل در ۲۰ فوریه کاربرد تازه‌ ای از این فناور چاپ سه ‌بعدی را به دنیا نشان دادند. تولید یک گوش مصنوعی تقریبا مشابه گوش طبیعی که از سلول‌های زنده و با کمک فناور چاپ سه بعدی تولید شده است. محصول آن‌ها که مشخصات و شیوه تولید آن در مقاله‌ای درPLOS ONE منتشر شده، به منظور کمک به کودکانی طراحی شده است که به واسطه نقایص مادرزادی مانندmicrotia  گوش خارجی آن‌ها رشد کافی نداشته است.

این پروتز محصول فرآیندی چند مرحله‌ای است و می‌تواند جایگزین مواد مصنوعی قدیمی شود که بافتی شبیه استایروفوم دارند. همچنین می‌تواند به عنوان روشی کم دردسرتر جایگزین سیستم برداشت غضروف از قفسه سینه بیمار شود.

برای این کار محققان نخست مدلی سه ‌بعدی از گوش بیمار بوجود می‌آورند. آن‌ها برای این نمونه گوش کودکی سالم را اسکن کردند، اما به صورت تئوری می‌توانند در صورتی که microtia تنها به یک گوش آسیب رسانده باشد، گوش سالم بیمار را اسکن کرده و قرینه کنند تا به مدلی دقیقا شبیه گوش سالم دست یابند. در مرحله بعدی آن‌ها از یک پرینتر سه‌بعدی برای ساخت قالبی با شکل دقیق گوش استفاده می‌کنند.

یک پرینتر سه بعدی قالبی پلاستیکی از یک گوش را به عنوان اسکلتی برای پوشش کولاژنی چاپ می‌کند.

سپس آن‌ها قالب را با ژل کولاژن با چگالی بالا پر کردند. بنا بر ادعای این محققین، این ژل استحکامی مشابه Jell-O  دارد. Jell-O برندی است که در ایالات متحده ژله خوراکی تولید می‌کند و به نامی مصطلح برای تمام فرآورده‌های خوراکی ژلاتینی تبدیل شده است.

یک گوش کولاژنی که باید به عنوان محلی برای کشت سلول‌های غضروفی زنده مورد استفاده قرار گرفته و در زیر پوست نصب شود.

پس از اتمام مراحل چاپ، محققان سلول‌های غضروفی را به داخل ماتریس کولاژنی تزریق می‌کنند. برای این نمونه آن‌ها از نمونه‌های غضروفی گاو استفاده کردند، اما پیش ‌بینی می‌شود که بعدتر در عمل بتوان از سلول‌های غضروفی ناحیه‌ ای از بدن خود بیمار برای این کار بهره برد.

با گذراندن یکی دو روز در یک ظرف پتری مملو از مواد مغذی، سلول‌های غضروفی شروع به تکثیر کرده و به تدریج جایگزین کولاژن می‌شوند. پس از آن گوش می ‌تواند با عمل جراحی به بدن انسان پیوند زده شده و با پوست پوشیده شود تا سلول‌های غضروفی در محیطی طبیعی تر به رشد و تکثیر خود ادامه داده و جایگزین کولاژن شوند.

تا کنون تیم محققان تنها توانسته‌ اند گوش مصنوعی را روی پشت موش‌های آزمایشگاهی و زیر پوست آن‌ها کار بگذارند. پس از سه ماه اتصال به بدن موش‌ها، سلول‌های غضروفی جایگزین کل بافت کولاژن شده و کل قالب گوش را پر کرده‌اند. در عین حال این پروتز فرم و شکل اولیه خود را حفظ کرده است.

در گزارش منتشر شده از این تحقیق، جیسون اسپکتور (Jason Spector) یکی از محققین پروژه گفته است که استفاده از سلول‌های خود بیمار می‌تواند احتمال پس زدن عضو پیوندی توسط بدن بیمار را به شدت کاهش دهد. لاورنس بوناسار (Lawrence Bonassar) یکی دیگر از محققین پروژه اشاره کرده است که علاوه بر نقایص مادرزادی، این پروتز می‌تواند برای کسانی که گوش خارجی خود را در اثر سرطان یا حوادث از دست می‌دهند نیز مفید باشد. این پروتز زمانی که برای یک کودک مبتلا به microtia مورد استفاده قرار گیرد، همراه با رشد سر در طول زمان رشد نمی‌کند. به همین دلیل محققین پیشنهاد می‌کنند که کارگذاشتن این پروتز در سنین ۵ تا ۶ سالگی انجام شود، یعنی زمانی که گوش‌ها به طور طبیعی تا ۸۰ درصد اندازه‌شان در بزرگسالی رشد کرده‌اند.

بزرگ ‌ترین مزیت این فناوری جدید نسبت به شیوه‌های موجود این حقیقت است که شیوه تولید در این روش قابل سفارشی شدن است. به همین دلیل می‌توان انتظار داشت که در آینده بتوان گوش‌هایی با ظاهر نسبتا طبیعی را در بازه‌های زمانی کوتاه برای هر بیمار تولید کرد. در واقع محققین از زمان ارایه این تحقیق، فرآیندها را بهبود داده‌اند که این بهبودها شامل تلاش برای ابداع روشی بوده است که در آن مستقیما از کولاژن به عنوان «جوهر» پرینتر سه‌بعدی برای چاپ گوش استفاده شود و نیازی به قالب پلاستیکی نباشد.

البته هنوز این کار با مشکلاتی نیز روبرو است. در حال حاضر محققین ابزاری برای تکثیر یا برداشت سلول‌های غضروفی کافی از بدن بیماران خردسال در اختیار ندارند تا بتوانند به کمک آن‌ها گوش را تولید کنند. درست به همین دلیل است که در این تحقیق از سلول‌های غضروفی گاو استفاده شده است. به علاوه برای تایید بی خطر بودن این پیوند برای انسان به آزمایش‌های بیشتری نیاز است. گروه محققین اعلام کرده‌اند که در حال تلاش برای حل این مشکلات هستند و امید دارند که چنین پروتزی را تا سال ۲۰۱۶ به بدن انسان پیوند بزنند.

ویرایش: محمد معین جلالی