Introducción
La impresión 3D no es nueva en 2017, pero este año, los investigadores ampliaron los límites de la técnica de ciencia ficción, al imprimir objetos que requerían detalles complejos, como un modelo realista de un recién nacido y una cámara microscópica, así como objetos hechos con materiales que pueden sonar sorprendentes, como queso y vidrio.
Siga leyendo para ver un resumen de las cosas más geniales y extravagantes que se imprimieron en 3D en 2017.
Una máscara de cachorro
Un cachorro de Staffordshire bull terrier de 4 meses se convirtió en el primer paciente en usar una nueva máscara impresa en 3D para ayudar con la recuperación de lesiones faciales graves. El pómulo y el maxilar derecho del cachorro, así como su articulación temporomandibular (la articulación que conecta el hueso de la mandíbula con el cráneo), se fracturaron cuando otro perro la atacó.
El cachorro, llamado Loca, tuvo la suerte de llegar a la Escuela de Medicina Veterinaria Davis de la Universidad de California, donde los veterinarios de la universidad habían estado cooperando con colegas de la Facultad de Ingeniería de UC Davis en el desarrollo de la máscara "Exoesqueleto Exo-K9" para perros. . Loca era el paciente ideal para probar la tecnología.
Primero, los ingenieros escanearon el cráneo de Loca para diseñar una máscara de ajuste personalizado, que luego se imprimió con una impresora 3D. La máscara sostenía los huesos fracturados de la cara de Loca de la misma manera que un yeso sostiene los huesos fracturados de los brazos o las piernas. En un mes, el cachorro podía comer croquetas duras, y un chequeo de 3 meses mostró que la articulación temporomandibular estaba sanando como se esperaba.
Ovarios de ratón
Un ratón hembra equipado con ovarios impresos en 3D dio a luz crías sanas en un experimento realizado en la Facultad de Medicina Feinberg de la Universidad Northwestern en Chicago.
El resultado fue aclamado como un gran avance, ya que algún día podría conducir a nuevas formas de tratar la infertilidad en humanos, aunque se necesita mucha más investigación. Los investigadores dijeron que podría ser particularmente útil para las mujeres cuyos ovarios han sido dañados debido al tratamiento contra el cáncer.
Usando la tecnología de impresión 3D, los investigadores crearon un elaborado andamio poroso hecho de gelatina. (La gelatina es un tipo de colágeno, una proteína natural que se encuentra en el cuerpo humano en grandes cantidades). Luego, la estructura se pobló con células ováricas de otro ratón. Los investigadores probaron varias formas de poros antes de aterrizar en la forma particular que proporcionaba la cantidad correcta de soporte a las células ováricas.
El experimento fue un éxito: las células implantadas comenzaron a comportarse como lo harían las células en los ovarios naturales y sanos, produciendo hormonas que impulsan el ciclo de reproducción del ratón. y permitirle quedar embarazada.
Una casa residencial
La primera casa residencial impresa en 3D se construyó en menos de 24 horas en los suburbios de Moscú en marzo. Las paredes de la casa tipo estudio de 400 pies cuadrados (37 metros cuadrados) se imprimieron utilizando una impresora 3D de construcción móvil desarrollada por la startup Apis Cor, con sede en Moscú.
En lugar de imprimir paneles de concreto individuales que luego se ensamblarían manualmente, la impresora 3D imprimió las paredes y particiones como una estructura completamente conectada, permitiendo la forma redonda inusual de la casa.
El techo, las puertas y las ventanas fueron los únicos componentes que los trabajadores humanos tuvieron que instalar posteriormente. La casa prototipo cuesta alrededor de $ 10,134, o $ 25 por pie cuadrado ($ 275 por metro cuadrado). Los componentes más caros, según los desarrolladores, fueron las ventanas y las puertas.
La compañía cree que la impresión 3D podría hacer que la construcción no solo sea considerablemente más rápida sino también más ecológica.
Casa de cristal
El vidrio, un material utilizado por la humanidad desde el antiguo Egipto, ha resistido durante mucho tiempo la impresión 3D. Esto se debe a que, para ser procesado, el material necesita ser calentado a temperaturas extremadamente altas de hasta 1,832 grados Fahrenheit (1,000 grados Celsius). Aunque existen complejas impresoras 3D industriales que pueden calentar materiales a temperaturas muy altas utilizando láseres, cuando se usa sobre vidrio, el producto resultante era bastante normal e inutilizable.
Investigadores del Instituto de Tecnología Karlsruhe de Alemania en Eggenstein-Leopoldshafen resolvieron el problema con una nueva técnica que permite crear estructuras de vidrio complejas con una impresora 3D convencional, sin la necesidad del calentamiento por láser.
Como material de partida, los ingenieros utilizaron el llamado vidrio líquido, una mezcla de nanopartículas de sílice, del material del que está hecho el vidrio, disperso en una solución acrílica. Un objeto se imprime en 3D y luego se expone a la luz UV, que endurece el material en una especie de plástico como el vidrio acrílico. Luego, el objeto se calienta a aproximadamente 2,372 grados F (1,300 grados C), quemando el plástico y fusionando las nanopartículas de sílice en una estructura de vidrio lisa y transparente.
Queso
A diferencia del vidrio, el queso se puede derretir fácilmente. Por lo tanto, no es una sorpresa que los investigadores vean el producto lácteo como un candidato ideal para experimentos de impresión 3D con alimentos.
Un equipo de investigadores de la Facultad de Ciencias Alimentarias y Nutricionales del University College Cork en Irlanda utilizó una mezcla similar a la utilizada para hacer queso procesado y la inyectó a través de una boquilla de una impresora 3D para crear un "nuevo" tipo de procesado queso.
La mezcla se calentó a 167 grados Fahrenheit (75 grados Celsius) durante 12 minutos, y luego se pasó por la impresora 3D a dos velocidades de extrusión diferentes. (La velocidad de extrusión es la velocidad a la que la impresora empuja el queso derretido a través de la jeringa).
El queso procesado contiene una mezcla de ingredientes, que incluyen emulsionantes, aceites vegetales saturados, sal extra, colorante alimentario, suero y azúcar. Es posible que no sea exactamente el tipo de queso más saludable, por lo que no está claro si el nuevo tratamiento recibiría el sello de aprobación de un nutricionista.
Aún así, desde la perspectiva de los investigadores, el queso impreso en 3D fue un éxito. Era 45 por ciento a 49 por ciento más suave que el queso procesado sin tratar, un color un poco más oscuro, un poco más elástico y más fluido cuando se derritió. El estudio no proporcionó ninguna conclusión sobre el sabor.
Baby maniquíes realistas
Los investigadores holandeses imprimieron en 3D bebés que parecen reales, y esperan mejorar los métodos de capacitación para los médicos que trabajan con recién nacidos.
Los bebés maniquíes que se usan actualmente para la capacitación de los médicos son demasiado mecánicos y no brindan la sensación real de tratar a un bebé frágil, dijo a Live Science el investigador principal Mark Thielen, ingeniero de diseño médico de la Universidad Tecnológica de Eindhoven en los Países Bajos. en marzo.
La impresión 3D permitió a Thielen y su equipo crear maniquíes anatómicamente precisos que incluyen órganos internos realistas. Para lograr el mayor nivel de precisión, los investigadores utilizaron imágenes de resonancia magnética de los órganos de los recién nacidos que posteriormente se imprimieron con un alto nivel de detalle. Por ejemplo, un corazón impreso en 3D incluiría válvulas detalladas que funcionen. Los maniquíes incluso tienen un fluido similar a la sangre que circula por sus venas.
El objetivo es proporcionar un alto nivel de retroalimentación táctil realista cuando se realizan intervenciones clínicas en maniquíes, dijo Thielen. En otras palabras, cuando los cirujanos mueven una parte del maniquí o aplican presión en un área determinada, se siente y se mueve como si fuera real.
Ojos
Los investigadores holandeses han creado ojos impresos en 3D que pueden ayudar a que los niños nacidos sin ojos desarrollados adecuadamente se vean relativamente normales. Desafortunadamente, las prótesis oculares impresas en 3D no les darán a los niños la capacidad de ver.
Aproximadamente 30 de cada 100,000 niños nacen con afecciones llamadas microftalmia y anoftalmia, lo que significa que sus ojos están completamente perdidos o subdesarrollados. Como resultado, sus cuencas oculares carecen del soporte estructural que necesitan para que las caras de los niños se desarrollen de manera normal.
Si un adulto pierde un ojo, se le dará una prótesis ocular permanente. Sin embargo, esto no es posible en niños que crecen muy rápido, especialmente en los primeros meses y años de sus vidas.
La impresión en 3D de estructuras de soporte temporales, llamadas conformadores, se puede hacer de forma rápida, económica y en un rango de tamaños muy precisos, dijeron los investigadores.
Esto es extremadamente importante ya que, sin el ojo, el hueso alrededor del alveolo carece de la estimulación adecuada y la cara no desarrolla proporciones de aspecto natural.
A partir de mayo, las pruebas de conformidad ya se habían probado en un pequeño grupo de cinco niños.
Un robot escalador
Un robot con patas de goma suave impresas en 3D demostró sus excelentes habilidades para conquistar terrenos irregulares, una tarea que generalmente paraliza a los robots tradicionales.
Ingenieros de la Universidad de California, San Diego, diseñaron digitalmente las patas del robot y modelaron su desempeño y comportamiento en diversas situaciones, por ejemplo, en una superficie suave y arenosa, en espacios estrechos o al escalar rocas.
Finalmente eligieron un diseño que consistía en tres tubos en forma de espiral conectados que son huecos por dentro y están hechos de una combinación de materiales blandos y rígidos.
Mientras dan un paso, las patas prueban el terreno circundante y luego se ajustan instantáneamente, a través de pistones que se inflan en un cierto orden y determinan la marcha del robot.
La novedad del diseño, según los ingenieros, es el hecho de que las patas del robot pueden doblarse en todas las direcciones posibles.
"La risa"
La primera obra de arte fue creada en el espacio en febrero de este año utilizando una impresora 3D a bordo de la Estación Espacial Internacional.
La obra de arte representa la risa humana, y fue creada en una colaboración entre el artista israelí Eyal Gever y la compañía con sede en California Made In Space como parte del proyecto llamado #Laugh.
Los entusiastas del espacio fueron invitados a participar en la creación de la obra de arte espacial a través de una aplicación que captura la risa de los usuarios y la convierte en un modelo digital en 3D que se asemeja a una estrella.
Más de 100,000 personas contribuyeron con su risa al proyecto, que comenzó en diciembre de 2016. Los usuarios de la aplicación eligieron la mejor estrella de la risa, que se basó en la risa de Naughtia Jane Stanko de Las Vegas. Posteriormente, el diseño se transmitió a la ISS y se imprimió en 3D en una máquina que generalmente se usa para hacer piezas de repuesto.
Microcámara
Investigadores alemanes crearon una microcámara que podría usarse en drones y robots en miniatura o endoscopios quirúrgicos con la ayuda de la impresión 3D.
La cámara proporciona visión de ojo de águila: la capacidad de ver objetos lejanos con claridad y al mismo tiempo estar al tanto de lo que sucede en la visión periférica.
Para crear el dispositivo, los ingenieros del Instituto de Óptica Técnica de la Universidad de Stuttgart en Alemania imprimieron grupos de cuatro lentes en un chip sensor de imagen utilizando una técnica llamada escritura láser de femtosegundo.
Las lentes en miniatura varían de ancho a estrecho y de baja a alta resolución. Esta estructura permite que las imágenes se combinen en forma de ojo de buey con una imagen nítida en el centro, similar a cómo ven las águilas.
Las cuatro lentes se pueden reducir a un tamaño tan pequeño como 300 micrómetros por 300 micrómetros (0.012 pulgadas o 0.03 centímetros, en cada lado), aproximadamente del tamaño de un grano de arena. Pero los investigadores dicen que podrían hacer que el dispositivo sea aún más pequeño en el futuro cuando estén disponibles chips más pequeños.
