چاپ سه‌بعدی دست انسان با یک ماده ارزان

پژوهشگران آمریکایی موفق شده‌اند با استفاده از یک روش نوین چاپ سه‌بعدی مدل بسیار واقعی از دست انسان را تنها با یک ماده ارزان و در دسترس تولید کنند؛ دستاوردی که می‌تواند آموزش پزشکی و طراحی مواد پیشرفته را متحول کند.

به گزارش interesting engineering، این فناوری جدید که تنظیم بلورینگی در ساخت افزایشی ترموپلاستیک‌ها (CRAFT) نام دارد امکان ساخت اشیای سه‌بعدی با ویژگی‌های مکانیکی و نوری متفاوت مانند سختی، نرمی و شفافیت را در مقیاس پیکسلی و تنها با یک ماده اولیه فراهم می‌کند.

این روش توسط پژوهشگران دانشگاه تگزاس در آستین با همکاری آزمایشگاه‌های ملی سندیا توسعه یافته است. در این فناوری یک رزین مایع ارزان‌قیمت به نام سیکلو‌اوکتن، تنها با تغییر شدت نور در فرآیند چاپ به ماده‌ای با رفتار‌های کاملاً متفاوت تبدیل می‌شود.

به گفته زک پیج، استاد شیمی دانشگاه تگزاس پژوهشگران می‌توانند با کنترل نظم مولکولی ماده در فضای سه‌بعدی، خواص مکانیکی و نوری آن را به‌طور کامل تغییر دهند. او تاکید می‌کند که جذابیت اصلی این روش، سادگی و کم‌هزینه بودن آن است؛ چرا که همه این تغییرات تنها با تنظیم شدت نور انجام می‌شود.

در روش CRAFT الگو‌های نوری با شدت‌های متفاوت از طریق یک چاپگر سه‌بعدی تجاری به رزین تابانده می‌شوند. این کار باعث می‌شود بخش‌هایی از یک قطعه سخت و شفاف باشند در حالی که قسمت‌های مجاور آن نرم و مات باقی بمانند؛ آن هم در قالب یک جسم یکپارچه.

یکی از مهم‌ترین کاربرد‌های این فناوری در آموزش پزشکی است. در حال حاضر دانشجویان پزشکی برای تمرین جراحی‌های پیچیده به اجساد انسانی متکی هستند؛ منابعی که تهیه آنها پرهزینه، محدود و از نظر اخلاقی چالش‌برانگیز است. گزینه‌های جایگزین، مانند مدل‌های پلاستیکی نیز شباهت چندانی به بافت واقعی بدن انسان ندارند.

فناوری CRAFT می‌تواند جایگزینی پیشرفته برای کالبد‌های آموزشی باشد، زیرا قادر است ارتباطات پیچیده میان استخوان، رباط، تاندون و عضله را در یک مدل واحد شبیه‌سازی کند. پژوهشگران با استفاده از این روش موفق به چاپ یک دست انسان شده‌اند که بافت‌های مختلف آن از پوست و تاندون گرفته تا استخوان تنها با یک ماده و با تنظیم دقیق خواص فیزیکی بازآفرینی شده‌اند.

این در حالی است که چاپگر‌های سه‌بعدی پیشرفته کنونی معمولا در اتصال چند ماده مختلف با مشکل مواجه می‌شوند و همین مسئله باعث ضعف ساختاری در محل اتصال‌ها می‌شود، اما CRAFT گذار‌های نرم و طبیعی میان بخش‌های مختلف ایجاد می‌کند؛ مشابه آنچه در بافت واقعی بدن انسان وجود دارد.

علاوه بر حوزه پزشکی، این فناوری قابلیت تولید مواد الهام‌گرفته از طبیعت را نیز دارد؛ موادی که می‌توانند ضربه و ارتعاش را جذب کنند و برای کاربرد‌هایی مانند کلاه ایمنی، زره‌های محافظ و عایق‌های صوتی مناسب باشند. همان‌طور که در طبیعت ترکیب لایه‌های سخت و نرم باعث افزایش مقاومت می‌شود CRAFT نیز همین اصل را در مواد مصنوعی پیاده‌سازی می‌کند.

از نظر اقتصادی نیز این روش مزیت قابل‌توجهی دارد. CRAFT با چاپگر‌های سه‌بعدی مبتنی بر فناوری DLP یا LCD سازگار است؛ چاپگر‌هایی که جزو ارزان‌ترین نمونه‌های موجود در بازار محسوب می‌شوند و قیمت آنها می‌تواند کمتر از هزار دلار باشد.

اگرچه این مواد به‌طور کامل قابل بازیافت نیستند، اما امکان ذوب یا حل‌کردن آنها در حلال و استفاده مجدد وجود دارد؛ موضوعی که به کاهش ضایعات و افزایش پایداری زیست‌محیطی کمک می‌کند.

نتایج این پژوهش در تاریخ ۲۹ ژانویه در نشریه معتبر Science منتشر شده است.

انتهای پیام/