Většina 3D tiskáren je nudná a pomalá. Vrstvují plast vrstvu po vrstvě. čekáme. Ještě chvíli počkáme. Je to jako sledovat suchou barvu, ale rychle vpřed.
Ale co kdybyste mohli vytisknout lidské ucho za pár minut? A nejen model, ale živé ucho. Měkký. Životaschopný. Připraveni na transplantaci?
Vědci z ETH Zurich (EPFL) si nekladou jen tuto otázku. Už na to odpovídají. Jejich nová metoda je 70krát účinnější než předchozí technologie.
Zastavte vrstvení – začněte otáčet
Nejedná se o obyčejný 3D tisk. Jedná se o TVAM (tomografická objemová aditivní výroba). Představte si, že CT vyšetření běží obráceně.
Laserový paprsek proniká rotující ampulí obsahující viskózní kapalinu. Materiál tvrdne pouze v místech, kde je vystavení světlu nejintenzivnější. Struktura je vytvořena okamžitě, celá. Žádné vrstvy. Žádné čekání. Zdá se, že hotový předmět se zhmotňuje z pryskyřice jako kouzelný trik.
Dříve byl problém energetických ztrát a nízké účinnosti. Tým EPFL tento problém vyřešil změnou přístupu k ovládání světla.
“Ovládáme fázi světla, ne jeho jas.”
Tato zdánlivě drobná úprava ušetřila enormní množství laserové energie.
Rychlejší. Větší. Živější.
Nové zařízení řídí fáze laseru přímo uvnitř samotné tiskárny. Jedná se o první zařízení tohoto typu. jaký je výsledek?
Objekty o velikosti milimetru jsou vytištěny během několika sekund. Velké objekty (centimetrové měřítko) vyžadují jen několik minut. A hlavně: buňky přežijí.
V jednom experimentu vědci vytiskli lidské ucho v životní velikosti pomocí pouhých 150 mW diodového laseru. Levné vybavení, ale vysoká odměna. V jiném testu zůstaly buňky vytištěné v malém konstruktu naživu po dobu šesti dnů. Vytvořili sítě demonstrující skutečné biologické funkce.
Proč je to tak důležité? Rozptyl světla obvykle ničí kvalitu 3D tisku v tlustých tkaninách. Tento systém bojuje proti tomuto jevu pomocí samoopravných světelných paprsků. Signál si najde svou cestu a struktura zůstane přesná.
Problém s povrchem
Rychlost je jedna věc, ale kvalita druhá. Laserová interference často zanechává na povrchu zrnitou, nerovnoměrnou stopu. Drsnost je pro implantáty nevhodná.
Tým tento problém vyřešil potlačením skvrnitosti. Nová technologie zajišťuje hladký povrch. Maria Alvarez-Castano poznamenává, že to přibližuje biotisk blíže lékařským aplikacím. Skutečné implantáty vyžadují spíše hladké okraje než texturu brusného papíru.
“Konečně je možné biotisknout objekty v téměř klinickém měřítku.”
To říká Christoph Moser a ví, o čem mluví. Vede laboratoř EPFL Applied Photonic Devices Laboratory.
Co bude dál?
Vědci se nezastaví s ušima. Budoucí práce se zaměří na pryskyřice s vysokou hustotou buněk. Jsou náročnější na tisk a obtížnější na ovládání. Plánem je předpovídat chemické reakce uvnitř pryskyřice v reálném čase.
Je možné, že tisk bude proveden přímo na stávající objekty nebo kolem nich.
Hovoří se dokonce o úplném zrušení střídání. Promítání hologramů přímo, bez rotující ampule. To by zjednodušilo konstrukci, snížilo vibrace a opět zvýšilo rychlost.
Směřujeme k budoucnosti, kde se vaše tělo dokáže samo opravit pomocí tiskáren. děsivé? Možná.
Ale je to nevyhnutelné. Zařízení je levné. Účinnost je vysoká. Biologie funguje.
Stačí jen počkat, až pryskyřice ztvrdne.
