Как правило, 3D принтеры используются для печати механических деталей и фигурок, однако они могут быть полезными и в медицине. В 2014 году был создан прототип устройства для печати больших листов человеческой кожи, которые можно было разрезать и использовать для восстановления плоти пациентов с серьезными ранами. За прошедшее время эта технология сильно шагнула вперед — исследователи из Института регенеративной медицины Уэйк Фореста создали устройство, которое способно наносить новую кожу непосредственно на пораженные участки тела.

Сообщается, что оно имеет достаточно компактные размеры, чтобы его можно было перемещать между больничными палатами. Его легко можно поставить рядом с кроватью, чтобы любой пациент мог спокойно лежать, пока принтер выполняет свою работу. Он оснащен специальными насадками, которые и наносят «биологические чернила» на раненную плоть.

В качестве печатной основы используется материал, созданный на образцах здоровой кожи человека. В частности, хирурги используют два вида клеток: строящие структуру для заживления ран фибробласты, и кератиноциты — основные клетки, которые мы видим на внешней стороне кожи. Благодаря использованию родных клеток пациентов, новый материал не отторгается их организмами. Совместимая с 3D принтером смесь образуется в ходе смешивания клеток с гидрогелем.

В отличие от медицинских принтеров прошлых лет, перед началом работы новинка изучает структуру раны и выявляет ее глубокие части. В первую очередь он заполняет эти углубления фибробластами, и только потом покрывает рану кератиноцитами. Такой подход заметно ускоряет процесс заживления — опыт на мышах доказал, что восстановление начинается из центра раны, и это отличный результат.

Исследователи намерены провести клинические испытания на людях. Они считают, что принтер сможет широко применяться при лечении людей с сильными ожогами и другими сильными ранами, которые не могут зажить самостоятельно.

Некоторые люди с самого детства знают, что такое перелом костей, и как долго проходит процесс их сращивания. К счастью, ученые со всего мира постоянно ищут способы ускорения лечения — в начале марта мы рассказывали как исследователи из Университета Карнеги-Меллона решили использовать для этого графен. В лечении переломов также весьма полезна технология 3D-печати — существуют материалы, которые помогают костным клеткам быстро и правильно размножаться. Недавно ученые из университетов Мэриленда и Техаса серьезно усовершенствовали эту технологию.

По своей сути напечатанные на 3D-принтере материалы выполняют роль строительных лесов. Они имплантируются в место повреждения и помогают костным клеткам правильно и быстро размножаться и перемещаться от соседней кости к поврежденной. В конце концов, клетки полностью вытесняют постепенно растворяющийся материал, и кость становится здоровой и крепкой.

До сих пор эта технология не могла применяться при лечении остеохондральной ткани, которая присутствует в длинных костей рук и ног. Дело в том, что на каждом их конце есть слой гладкого сжимаемого хряща, который постепенно переходит в твердую кость. Таким образом технология, эффективная для сращивания однородных костей, не может быть применена для сращивания неоднородных.

Это было невозможно до тех пор, пока исследователи не создали материал со структурой, похожей на остеохондральную ткань. Он частично состоит из мягкого полимера с хрящевидной консистенцией, которая постепенно переходит в твердую керамику в виде кости. Содержащиеся в них поры позволяют хрящу и костным клеткам постепенно мигрировать в них, учитывая наличие кровеносных сосудов.

Следующий шаг для исследователей — создать материалы, которые предназначены специально для конкретных видов травм. Как правило, сложные травмы неоднородных костей возникают у спортсменов, но исследователи напоминают, что с ними могут столкнуться и обычные люди.

Пекинская архитектурная школа университета Цинхуа напечатала из бетона на 3D принтере мост длиной 26,3 метра. Об этом пишет Dezeen.

Утверждается, что пешеходный мост шириной 3,6 метра, проложенный через канал в районе Баошань, стал самым протяженным в мире сооружением такого рода. Авторы проекта повторили арочную форму самого старого, 1400-летнего китайского моста Аньцзи.

По словам дизайнеров, напечатать мост оказалось на треть дешевле в сравнении с традиционным возведением. Сэкономить удалось за счет отсутствия арматуры и обрешетки.

Одноарочный мост построен из полиэтиленового фибробетона с добавками. Он состоит из 176 бетонных блоков, напечатанных с использованием двух систем 3D печати с роботизированной рукой. На печать всех элементов ушло 450 часов.

В мост встроена система мониторинга, которая будет фиксировать деформацию бетона с течением времени.

Несмотря на то, что технологии 3D-печати существуют на рынке уже несколько лет, массовыми они пока так и не стали, хотя мир изменить обещали. Польза от подобных технологий уже очевидна в медицине и промышленности, однако массовая домашняя 3D печать все еще кажется далекой перспективой.

По мнению Михаила Королева, эксперта в области 3D печати, одна из основных проблем связана с отсутствием библиотек с широким выбором возможных 3D-моделей. Даже в самых известных библиотеках много контента низкого качества. Модели зачастую не оптимизированы под возможности принтеров и могут содержать большое число ошибок. При этом, далеко не все обладают навыками, позволяющими самостоятельно создавать нужные 3D-модели.

Другой вопрос заключается в скорости самой печати. На создание одной вещи может уходить десятки часов. Разработки, подобные представленной специалистами Мичиганского университета, направлены, в том числе и на решение этой проблемы.

В то же время домашние инструменты для аддитивного производства, при должном уровне потребительской направленности, могут стать незаменимым инструментом для создания и восстановления сломавшихся бытовых вещей. Потерял или сломал крышку телевизионного пульта – скачал из Интернета нужную модель и распечатал ее на своем домашнем принтере. Удобно же. Через несколько лет действительно любой желающий сможет распечатать у себя дома любую нужную вещь: любую запчасть для бытовой техники, мебель, деталь для машины. Пока же все это видится исключительно сферой для энтузиастов, но сфера постепенно развивается, что не может не радовать.

Вместо обычного способа 3D-печати сложных объектов слой за слоем с помощью пластиковых нитей, ученые из Мичиганского университета предлагают использовать иной метод, который позволяет не только существенно повысить скорость самой печати, но и увеличить долговечность создаваемого объекта вместе с его износостойкостью. Работа, описывающая их изобретение, опубликована журналом Science Advances. Пресс-релиз проекта опубликован на сайте университета.

Технологии 3D-печати способны оказывать неоценимую помощь при относительно небольших объемах производства, например, там, где требуется создание не более 10 000 идентичных предметов. В этом случае 3D-печать позволяет экономить на литейных формах, стоимость которых может составлять десятки тысяч долларов. К сожалению, самая распространенная на сегодняшний день форма 3D-печати, когда объект создается послойно, не способна справиться с поставленной целью за стандартный производственный срок в две недели.

«При использовании традиционных подходов 3D-печати это попросту невозможно, если у вас нет сотен таких машин», — комментирует руководитель исследования Тимоти Скотт, профессор инженерии Мичиганского университета, который совместно с коллегой Марком Бернсом представил новый подход к 3D печати.