ЛЕК Устр и действ / Устройство и действие Л-16

Аддитивные технологии в РКТ

Аддитивные технологии

КОСМИЧЕСКИЕ ИССЛЕДОВАНИЯ

В2010 году начались работы по применению 3D-печати в условиях невесомости и низкой гравитации. Основной целью является создание ручных инструментов и более сложных устройств «по мере необходимости» вместо использования ценного грузового объема и топлива для доставки готовых изделий на орбиту.

Вто же время, NASA проводит совмест-

ные тесты с компанией Made in Space, направленные на оценку потенциала 3Dпечати в снижении стоимости и повышении эффективности космических исследований. Детали ракет, изготовленные NASA с помощью аддитивных техноло-

гий, успешно прошли испытания в июле 2013 года: две топливные

форсунки показали результаты на уровне деталей, производимых традиционными методами, во время рабочих тестов, подвергших детали температурам около 3 300°С и высоким уровням давления. Примечательно, что NASA готовится к запуску 3D-принтера в космос: агентство собирается продемонстрировать возможность создания запасных частей прямо на орбите, вместо дорогостоящей транспортировки с земли.

Аддитивные технологии

3D-ПЕЧАТЬ ИМПЛАНТАТОВ И МЕДИЦИНСКИХ АППАРАТОВ

В настоящее время ведутся исследования в области 3D-печати силами биотехнологических компаний и академических учреждений. Исследования направлены на изучение возможности применения струйной/ капельной 3D-печати в тканевой инженерии для создания искусственных органов. Технология основывается на нанесении слоев живых клеток на гелевый субстрат или сахарный матрикс, с постепенным послойным наращиванием для создания трехмерных структур, включая сосудистые системы. Первая производственная система для 3D-печати тканей, основанная на биопечатной технологии NovoGen, была представлена в 2009 году. Для описания этой исследовательской области используется целый ряд терминов: печать органов, биопечать, компьютерная тканевая инженерия и др.

Один из пионеров 3D-печати, исследовательская компания Organovo, проводит лабораторные исследования и развивает производство функциональных трехмерных образцов человеческих тканей для использования в медицинских и терапевтических исследованиях. Для биопечати компания использует 3D-принтер NovoGen MMX. Organovo считает, что биопечать позволит ускорить тестирование новых медицинских препаратов перед клиническими испытаниями, что позволит экономить время и средства, вкладываемые в разработку лекарств. В долгосрочной перспективе

Organovo надеется адаптировать технологию биопечати для создания трансплантатов и

титановых тазовых и челюстных имплантатов, а также пластиковых трахеальных шин. Наиболее широкое применение 3D-печати ожидается в производстве слуховых аппаратов и стоматологии. В марте 2014 года хирурги из Суонси использовали 3D-печать для реконструкции лица мотоциклиста, получившего серьезные травмы в дорожной аварии.

Применяется 3D-печать и в любительской ветеринарии и зоологии – в 2013 году 3D-печатный протез позволил поднять на ноги утенка, а стильные 3D-печатные раковины приходятся по душе ракамотшельникам.

Аддитивные технологии

Слуховые аппараты

На данный момент трехмерная печать по праву занимает основные позиции на рынке внутриушных слуховых аппаратов. Посредством использования цифрового изображения слухового канала, производитель может создать точную, вплоть до миллиметра, оболочку слухового устройства.

Tехнология CAMISHA уникальна тем, что в слуховой проход пациента вводят жидкий силикон, для того чтобы сформировать идеальную форму уха. После того, как форма затвердевает, ее извлекают и при помощи 3D сканера превращают в 3D модель и после распечатывают ее с помощью 3D принтера. Непосредственно в напечатанную оболочку вставляется микросхема, которая и занимается обработкой и усилением звука. Использование данной технологии дает возможность создать точные и небольшие вкладыши и корпусы внутриушных слуховых аппаратов.

Стоматология

Сегодня при вводе в строку поиска запроса о 3D печати, можно получить информацию о весьма интересных примерах использования 3D моделей. Это не удивительно, что стоматология взяла себе на вооружение столь полезную вещь как 3D принтеры, ведь зубы человека, в том числе индивидуальны, а принтер способен воспроизвести любой объект, вплоть до мельчайших подробностей, и эта особенность стала шагом на пути применения этих устройств в изготовлении мостов, коронок имплантатов.

Челюстно-лицевая хирургия

После стоматологии идет челюстно-лицевая хирургия, именно здесь при лицевых травмах особенно часто используют различные трехмерные модели. Плюсом использования такого принципа создания таких трехмерных моделей является возможность наглядного изучения, а также изменений, для того чтобы постараться сохранить анатомически точное соответствие челюстных пластин.

Хирургические инструменты

На данный момент появилась возможность разрабатывать новые типы хирургических инструментов в зависимости от индивидуальных характеристик пациентов. Помимо прочего, 3D активно используется американской армией, с целью создания стерильных пластиковых инструментов на поле боя, когда не представляется возможным транспортировать раненых или необходимо срочное вмешательство.

Аддитивные технологии

Операции на позвоночнике

Потихоньку 3D печать двигается и в направлении операций на позвоночнике. Прежде всего, такое использование 3D принтеров связано с изготовлением титановых имплантатов, которые вживляются при травмах позвоночника. Но в это же время, множество университетов по всему миру занимаются исследованиями, целью которых является осуществление возможности трехмерной печати биологически подобных костей.

Ученые занимаются развитием новой технологии 3D печати точных копий человеческих костей с целью трансплантации их пациентам с заболеваниями позвоночника. Они пытаются добиться печати позвонков, костей и их частей из материала, который подобен костной структуре. Используемый материал должен быть биокерамическим и по свойствам имитировать кость. Такой материал избавит от необходимости проведения дополнительных инвазивных вмешательств для осуществления трансплантации здоровых костных тканей в поврежденные кости.

Исследователи заняты поиском способа печати межпозвонковых дисков из биоматериала с целью замены дегенеративных межпозвонковых дисков.

Восстановление черепной коробки

Благодаря распространению трехмерной печати, стало легче восстанавливать пациентов после перенесенных травм черепа. Использование трехмерных моделей, имеющих вид напечатанных титановых пластин, дает возможность существенно сократить время проведения операций на черепе. Так в 2013 произошел первый поистине важный прецедент в области операций на черепно-мозговой коробке, пациенту было заменено 75% черепной коробки имплантатом, который был создан на 3D принтере, который собрала компания Oxford Performance Materials. Уникальность такого имплантата заключается в материале, из которого он сделан, такой материал подобен по своей структуре костным тканям.

Аддитивные технологии

Протезирование

Одни из самых перспективных медицинских направлений развития аддитивных технологий связаны с производством протезов. Использование такой трехмерной печати для создания протезов имеет несколько положительных моментов: - прежде всего, это возможность учесть все индивидуальные особенности пациента в процессе изготовления протеза, а также уменьшение цены уже готового протеза.

Целью является создание при помощи 3D печати удобные и уникальные протезы, которые будут также красивыми и модными, для того чтобы нуждающиеся в протезах люди не стеснялись их показывать окружающим.

Биопечать

Под биопечатью подразумевается трехмерная печать органов и тканей при помощи биологических клеток. Сегодня такая область сотрудничества медицины и аддитивного производства является одной из самых перспективных, ведь она будет означать революционный переворот. Как только у человека появится возможность печатать живые органы и заменять ими больные, пропадет необходимость в поиске доноров, также будут нивелированы риски неприятия донорских органов.

На данный момент ни один из созданных органов посредством биопечати не был имплантирован человеку, но множество ученых работают над этим вопросом. Большая часть проблем при таком создании органов кроется в создании системы кровеносных сосудов. Но, не смотря на это, на таких органах уже проводится тестирование вакцин, даже удалось удачно напечатать ткани человеческой печени с применением различных типов живых клеток.

Аддитивные технологии

Аддитивные технологии

Экономика приобретает инновационный характер вследствие инновационного развития в первую очередь сферы материального производства, в основе которого лежат технологии – «знание и умение» сделать что-либо: микросхему, программный продукт, автомобильную шину, лопатку турбины или медицинский препарат. Именно технологии в широком смысле

– наличие или отсутствие их, определяют положение экономики страны в мире, ее стратегические позиции. Наличие технологий дает в руки ученому или конструктору мощные инструменты для реализации новых амбициозных идей. Технологии позволяют применять новые высокоэффективные материалы, новые методы управления, и таким образом обуславливают новое функциональное и интеллектуальное содержание продукта. Отсутствие же технологий сковывает, ограничивает творческий потенциал ученого или конструктора, вынуждает его применять те технические решения, которые есть в его распоряжении, а не те, которые требуются для достижения амбициозных целей. Поэтому сами технологии являются главным объектом инновационной деятельности.

Разработка инновационных технологий является следствием, результатом совместного труда ученых в фундаментальных и прикладных областях. Именно это –НИР и НИОКР, являются ключевыми звеньями во всей технологической цепочке создания инновационных продуктов, и именно эти ключевые звенья должны быть объектами особого внимания, как со стороны государства, так и научного сообщества. Приведенные технологии являются не только современными и высокоэффективными, но инновационными по своей сути, поскольку сами позволяют генерировать новые технологии, несут в себе новое качество. Залогом успешного освоения данных технологий является их цельность, т. е. соединение их самих в определенную технологическую цепочку, которую можно переформатировать в зависимости от конкретной решаемой задачи.

Аддитивные технологии