Introduction
L'impression 3D n'est pas nouvelle en 2017, mais cette année, les chercheurs ont repoussé les limites de la technique de la science-fiction, en imprimant des objets qui nécessitaient des détails complexes - comme un modèle réaliste d'un nouveau-né et une caméra microscopique - ainsi que des objets fabriqués avec des matériaux qui peuvent sembler surprenants, comme le fromage et le verre.
Lisez la suite pour un résumé des choses les plus cool et les plus folles qui ont été imprimées en 3D en 2017.
Un masque de chiot
Un chiot bull terrier de Staffordshire âgé de 4 mois est devenu le premier patient à utiliser un nouveau masque imprimé en 3D pour aider à se remettre de blessures graves au visage. La pommette et la mâchoire droite du chiot, ainsi que son articulation temporo-mandibulaire (l'articulation qui relie la mâchoire au crâne), ont été fracturées lorsqu'un autre chien l'a attaquée.
Le chiot, nommé Loca, a eu la chance d'être arrivé à la Davis School of Veterinary Medicine de l'Université de Californie, où les vétérinaires de l'université avaient coopéré avec des collègues de l'UC Davis College of Engineering pour développer le masque "Exo-K9 Exoskeleton" pour chiens. . Loca était le patient idéal pour tester la technologie.
Tout d'abord, les ingénieurs ont scanné le crâne de Loca pour concevoir un masque sur mesure, qui a ensuite été imprimé avec une imprimante 3D. Le masque maintenait les os du visage fracturés de Loca de la même manière qu'un plâtre tient les os fracturés des bras ou des jambes. En un mois, le chiot pouvait manger des croquettes dures, et un examen de 3 mois a montré que l'articulation temporo-mandibulaire guérissait comme prévu.
Ovaires de souris
Une souris femelle équipée d'ovaires imprimés en 3D a donné naissance à des chiots en bonne santé dans une expérience menée à la Northwestern University Feinberg School of Medicine à Chicago.
Le résultat a été salué comme une percée, car il pourrait un jour conduire à de nouvelles façons de traiter l'infertilité chez l'homme, bien que beaucoup plus de recherches soient nécessaires. Il pourrait être particulièrement utile aux femmes dont les ovaires ont été endommagés en raison d'un traitement contre le cancer, ont déclaré les chercheurs.
En utilisant la technologie d'impression 3D, les chercheurs ont créé un échafaudage poreux élaboré en gélatine. (La gélatine est un type de collagène, une protéine naturelle présente dans le corps humain en grande quantité.) La structure a ensuite été peuplée de cellules ovariennes d'une autre souris. Les chercheurs ont testé différentes formes de pores avant d'atterrir sur la forme particulière qui fournissait la bonne quantité de soutien aux cellules ovariennes.
L'expérience a été un succès: les cellules implantées ont commencé à se comporter comme le feraient les cellules des ovaires sains naturels, produisant éventuellement des hormones qui stimulent le cycle de reproduction de la souris. et lui permettant de tomber enceinte.
Une maison d'habitation
La première maison d'habitation imprimée en 3D a été construite en moins de 24 heures dans la banlieue de Moscou en mars. Les murs de la maison de style studio de 400 pieds carrés (37 mètres carrés) ont été imprimés à l'aide d'une imprimante 3D de construction mobile développée par la startup Apis Cor, dont le siège est à Moscou.
Au lieu d'imprimer des panneaux de béton individuels qui seraient ensuite assemblés manuellement, l'imprimante 3D a imprimé les murs et les cloisons comme une structure entièrement connectée, permettant la forme ronde inhabituelle de la maison.
Le toit, les portes et les fenêtres étaient les seuls composants qui devaient être installés par la suite par des travailleurs humains. La maison prototype a coûté environ 10 134 $, ou 25 $ par pied carré (275 $ par mètre carré). Les composants les plus chers, selon les développeurs, étaient les fenêtres et les portes.
La société estime que l'impression 3D pourrait rendre la construction non seulement beaucoup plus rapide mais aussi plus respectueuse de l'environnement.
Maison de verre
Le verre, un matériau utilisé par l'humanité depuis l'Égypte ancienne, a longtemps résisté à l'impression 3D. En effet, pour être traité, le matériau doit être chauffé à des températures extrêmement élevées pouvant atteindre 1 832 degrés Fahrenheit (1 000 degrés Celsius). Bien qu'il existe des imprimantes 3D industrielles complexes capables de chauffer des matériaux à des températures très élevées à l'aide de lasers, lorsqu'elles sont utilisées sur du verre, le produit résultant était plutôt bien sûr et inutilisable.
Des chercheurs de l'Institut allemand de technologie de Karlsruhe à Eggenstein-Leopoldshafen ont résolu le problème avec une nouvelle technique qui permet de créer des structures de verre complexes avec une imprimante 3D conventionnelle - sans avoir besoin du chauffage laser.
Comme matériau de départ, les ingénieurs ont utilisé ce que l'on appelle le verre liquide - un mélange de nanoparticules de silice, dont le verre est fait - dispersé dans une solution acrylique. Un objet est imprimé en 3D puis exposé aux rayons UV, ce qui durcit le matériau en une sorte de plastique comme du verre acrylique. Ensuite, l'objet est chauffé à environ 2 372 degrés F (1 300 degrés C), brûlant le plastique et fusionnant les nanoparticules de silice ensemble en une structure de verre lisse et transparente.
Fromage
Contrairement au verre, le fromage peut fondre facilement. Il n'est donc pas surprenant que les chercheurs aient considéré le produit laitier comme un candidat idéal pour des expériences d'impression 3D avec des aliments.
Une équipe de chercheurs de la School of Food and Nutritional Sciences de l'University College Cork en Irlande a utilisé un mélange similaire à celui utilisé pour la fabrication du fromage fondu et l'a giclé à travers la buse d'une imprimante 3D pour créer un "nouveau" type de traitement fromage.
Le mélange a été chauffé à 167 degrés Fahrenheit (75 degrés Celsius) pendant 12 minutes, puis passé à travers l'imprimante 3D à deux vitesses d'extrusion différentes. (Le taux d'extrusion est la vitesse à laquelle l'imprimante pousse le fromage fondu à travers la seringue.)
Le fromage fondu contient un mélange d'ingrédients, y compris des émulsifiants, des huiles végétales saturées, du sel supplémentaire, du colorant alimentaire, du lactosérum et du sucre. Ce n'est peut-être pas exactement le type de fromage le plus sain, il n'est donc pas clair si le nouveau traitement recevra le sceau d'approbation d'un nutritionniste.
Pourtant, du point de vue des chercheurs, le fromage imprimé en 3D a été un succès. Il était de 45 à 49 pour cent plus doux que le fromage fondu non traité, de couleur un peu plus foncée, un peu plus élastique et plus fluide une fois fondu. L'étude n'a fourni aucune conclusion sur le goût.
Mannequins bébé réalistes
Des bébés qui se sentent réels ont été imprimés en 3D par des chercheurs néerlandais, qui espèrent améliorer les méthodes de formation des médecins travaillant avec des nouveau-nés.
Les mannequins pour bébés qui sont actuellement utilisés pour la formation des médecins sont trop mécaniques et ne donnent pas vraiment l'impression de traiter un nourrisson fragile, a déclaré à Live Science Mark Thielen, chercheur principal, ingénieur en conception médicale à l'Université de technologie d'Eindhoven aux Pays-Bas. en mars.
L'impression 3D a permis à Thielen et à son équipe de créer des mannequins anatomiquement précis qui incluent des organes internes réalistes. Pour atteindre le plus haut niveau de précision, les chercheurs ont utilisé des examens IRM des organes des nouveau-nés qui ont ensuite été imprimés avec un niveau de détail élevé. Par exemple, un cœur imprimé en 3D comprendrait des valves détaillées et fonctionnelles. Les mannequins ont même du liquide sanguin circulant dans leurs veines.
L'objectif est de fournir un niveau élevé de rétroaction tactile réaliste lors de la réalisation d'interventions cliniques sur des mannequins, a déclaré Thielen. En d'autres termes, lorsque les chirurgiens déplacent une partie du mannequin ou appliquent une pression sur une certaine zone, il se sent et se déplace comme la vraie chose.
Yeux
Des yeux imprimés en 3D ont été créés par des chercheurs néerlandais qui peuvent aider les enfants nés sans yeux correctement développés à avoir l'air relativement normaux. Malheureusement, les prothèses oculaires imprimées en 3D ne permettront pas aux enfants de voir.
Environ 30 enfants sur 100 000 naissent dans des conditions appelées microphtalmie et anophtalmie, ce qui signifie que leurs yeux manquent complètement ou sont sous-développés. En conséquence, leurs orbites n'ont pas le soutien structurel dont elles ont besoin pour que le visage des enfants se développe normalement.
Si un adulte perd un œil, il recevra une prothèse oculaire permanente. Cela n'est cependant pas possible chez les enfants qui grandissent très vite, surtout dans les premiers mois et les premières années de leur vie.
L'impression 3D de structures de support temporaires, appelées conformères, peut être effectuée rapidement, à moindre coût et dans une gamme de tailles très précises, ont déclaré les chercheurs.
Ceci est extrêmement important car, sans l'œil, l'os autour de l'alvéole manque de stimulation appropriée et le visage ne développe pas de proportions d'apparence naturelle.
Les conformères ont déjà été testés sur un petit groupe de cinq enfants en mai.
Un robot d'escalade
Un robot aux jambes caoutchouteuses imprimées en 3D a démontré ses superbes capacités à conquérir un terrain accidenté, une tâche qui paralyse généralement les robots traditionnels.
Des ingénieurs de l'Université de Californie à San Diego ont conçu numériquement les jambes du robot et modélisé ses performances et son comportement dans diverses situations - par exemple, sur une surface douce et sablonneuse, dans des espaces étroits ou lors de l'escalade sur des rochers.
Ils ont finalement choisi un design composé de trois tubes en spirale connectés qui sont creux à l'intérieur et fabriqués à partir d'une combinaison de matériaux souples et rigides.
Alors qu'ils font un pas, les jambes testent le terrain environnant, puis s'ajustent instantanément, grâce à des pistons qui se gonflent dans un certain ordre et déterminent la démarche du robot.
La nouveauté de la conception, selon les ingénieurs, est le fait que les jambes du robot peuvent se plier dans toutes les directions possibles.
"Rire"
La toute première œuvre d'art a été créée dans l'espace en février de cette année à l'aide d'une imprimante 3D à bord de la Station spatiale internationale.
L'œuvre représente le rire humain et a été créée en collaboration entre l'artiste israélien Eyal Gever et la société californienne Made In Space dans le cadre du projet intitulé #Laugh.
Les amateurs d'espace ont été invités à participer à la création de l'œuvre d'art spatial via une application qui capture le rire des utilisateurs et le transforme en un modèle numérique 3D ressemblant à une étoile.
Plus de 100 000 personnes ont apporté leur rire au projet, qui a débuté en décembre 2016. Les utilisateurs de l'application ont ensuite choisi la meilleure star du rire, basée sur le rire de Naughtia Jane Stanko de Las Vegas. La conception a ensuite été transmise à l'ISS et imprimée en 3D sur une machine qui est généralement utilisée pour fabriquer des pièces de rechange.
Micro-caméra
Une micro-caméra pouvant être utilisée sur des drones et robots miniatures ou des endoscopes chirurgicaux a été créée par des chercheurs allemands à l'aide de l'impression 3D.
La caméra offre une vision à œil d'aigle - la capacité de voir clairement les objets lointains tout en étant conscient de ce qui se passe dans la vision périphérique.
Pour créer l'appareil, les ingénieurs de l'Institut d'optique technique de l'Université de Stuttgart en Allemagne ont imprimé des grappes de quatre lentilles sur une puce de détection d'image en utilisant une technique appelée écriture laser femtoseconde.
Les objectifs miniatures vont du large au étroit et de la basse à la haute résolution. Cette structure permet de combiner des images en forme d'oeil de boeuf avec une image nette au centre, semblable à la façon dont les aigles voient.
Les quatre lentilles peuvent être réduites à aussi peu que 300 micromètres sur 300 micromètres (0,012 pouces ou 0,03 centimètres, de chaque côté), environ la taille d'un grain de sable. Mais les chercheurs disent qu'ils pourraient peut-être rendre l'appareil encore plus petit à l'avenir lorsque de plus petites puces deviendront disponibles.
