Фев 09

3D печатные титановые имплантаты

Новосибирский научно-исследовательский институт травматологии и ортопедии прибегает к технологиям 3D печати для производства титановых эндопротезов.
В большинстве случаях отечественным врачам-новаторам приходится довольствоваться 3D-печатными макетами, изготавливаемыми по томографическим снимках, но такой подход не очень эффективен, да и практичен только в определенных ситуациях – например, когда необходимо изготовить заплатку для черепа из титановой сетки. Напечатав полимерную модель черепа, можно подогнать сетку под необходимый размер и форму задолго до операции. В идеале же даже такие костные имплантаты нужно печатать с нуля, но для этого необходимы технологии совершенно иного уровня.
У врачей ФГБУ ННИИТО доступ к таким технологиям имеется: в случае необходимости они обращаются за помощью к местной компании «3D Медицинские системы», специализирующейся на аддитивном производстве титановых имплантатов. Делается это с помощью 3D принтера производства компании EOS, работающего по принципу прямого селективного лазерного спекания металлических порошков (DMLS). Готовые изделия используются не только в краниопластике, но и челюстно-лицевой хирургии, эндопротезировании тазобедренных суставов, а в отдельных случаях специалисты компании изготавливают медицинские инструменты и хирургические шаблоны.
«Есть категория больных, нейроонкологических – их меньше, но тем не менее они тоже есть, когда опухоль может поражать кость, либо опухоль растет где-то глубже, но при этом прирастает к кости. Для того чтобы ее радикально удалить, требуется эту кость убрать», – рассказывает врач-нейрохирург, кандидат медицинских наук Сергей Мишинов. «За месяц к нам приходит три-четыре человека, а то и больше, для которых мы создаем имплантаты. Конечно, это зависит от сложности дефекта, но порой у инженера уходит полный рабочий день на то, чтобы воссоздать всю геометрию». Continue reading

Фев 08

3D печать керамической пеной

Природа создает необыкновенные вещи из довольно ограниченного набора материалов. Трава, например, способна не только поддерживать собственный вес, но и выдерживать сильный ветер и даже восстанавливать форму после деформации. Такая механическая стойкость обусловлена комбинацией полой трубчатой макроструктуры и пористого, сотового строения на клеточном уровне.
Команда ученых из Гарвардского университета и Массачусетского технологического института решила перенять опыт природы для разработки технологии 3D печати керамических изделий с регулируемой макро- и микроструктурой. Как отмечают участники проекта, эта достаточно простая технология может найти применение в производстве сверхлегких, высокопрочных структурных материалов, термоизоляции, биомедицинских клеточных матриксов и пр. Секрет методики заключается в использовании керамической пены.
Материал состоит из смеси оксида алюминия и воды, а в результате взбивания насыщается воздухом, образуя густую пену. «Чернила из пены интересны тем, что позволяют осуществлять цифровое построение больших сотовых структур из материала с сотовой же микроструктурой. После высыхания чернил остается разномасштабная пористая структура из воздуха, окруженного керамическим материалом. Интеграция пористости позволяет наделять структуру необычными свойствами», – рассказывает один из авторов проекта, аспирант Джозеф Мут. Continue reading

Фев 01

Cоздан материал в 10 раз прочнее стали

Группа американских ученых из Массачусетского технологического института создала сверхпрочный материал, в состав которого входит графен. Об открытии пишет портал Engadget.

Благодаря своим свойствам, этот материал губчатой формы прочнее стали в 10 раз. Для экспериментов ученые печатали модели на 3D-принтере.

Они утверждают, что форма предмета в данном случае гораздо важнее его состава.

Графен примерно в сто раз жестче стали, а также гораздо лучше проводит электричество и рассеивает тепло. Массовое производство соединения необходимо для электроники, аккумуляторов и топливных катализаторов.

За опыты с этим материалом в 2010 году была присуждена Нобелевская премия по физике.

Ноя 23

Технология 3D печати силиконом

Технология 3D печати силиконом

Технология 3D печати силиконом

Немецкая компания Wacker Chemie разработала собственную технологию 3D печати силиконом с использованием фирменных УФ-отверждаемых материалов.
Основное направление компании Wacker Chemie, основанной в 1914 году – химическое производство на основе силикона и этилена. В компанию входят пять подразделений, производящих как сырье, так и полуфабрикаты в виде пластин для производства электроники и солнечных батарей.
Хотя современные аддитивные технологии позволяют печатать широким ассортиментом материалов, от термопластов до жаростойких сплавов, 3D печать силиконом пока так и не получила широкого развития. Wacker Chemie решила самостоятельно разработать метод аддитивного производства силиконовых изделий, включая оборудование и специальные материалы, отверждаемые ультрафиолетом. Все наработки компании в области 3D печати объединены под брендом ACEO.
«До сих пор печатать настоящими эластомерами было невозможно. Подходящих технологических процессов просто не существовало. Литье по давлением было и остается главным методом серийного производства, но уникальное преимущество нашего метода заключается в возможности прототипирования и быстрого и гибкого производства небольших партий в соответствии с меняющимися требованиями», – рассказывает профессор Бернд Пахали, глава конструкторского отдела подразделения Wacker Silicones.
Первый и пока что единственный 3D принтер ACEO получил название Imagine Series K. Установка работает по принципу напыления одиночных микрокапель жидкого материала с последующей ультрафиолетовой засветкой. Разработчики намеренно выбрали бесконтактный метод печати, полагая, что этот метод позволит добиться более высокого качества готовых изделий. Continue reading

Ноя 05

Распечатанные на 3D-принтере структуры сжимаются при нагреве

Практически все твёрдые материалы, от резины и стекла до гранита и стали, расширяются при нагревании. Лишь в очень редких случаях определённые материалы идут против системы и сжимаются при нагреве. К примеру, холодная вода сжимается, если её нагревать от 0 до 4 градусов Цельсия, до того, как начать расширяться.
Инженеры MIT и Южно-калифорнийского университета внесли новое добавление в этот класс странных материалов. Команда под руководством Николаса Фанга [Nicholas X. Fang], адъюнкт-профессора инженерной механики из MIT создала звездообразные структуры, состоящие из соединённых перекладин, или ферм. Эти структуры размером с кубик сахара быстро сжимаются, будучи нагретыми до 282 градусов Цельсия.
Фермы состоят из обычных материалов, расширяющихся при нагреве. Фанг с коллегами догадались, что если соединить их особым образом, они смогут тянуть структуру внутрь, заставляя её сжиматься наподобие игрушки «сфера Гобермана».
Исследователи считают, что их творение относится к «метаматериалам» – композитным материалам, конфигурация которых имеет странные и часто контринтуитивные свойства, обычно в природе не встречающиеся.
В некоторых случаях может оказаться полезным не само сжатие этих структур, а их сопротивление расширению при нагревании. Такие материалы можно использовать, например, при изготовлении компьютерных чипов, деформирующихся при длительном нагреве. Continue reading

Окт 07

Метод 3D печати гладкой керамики

Метод 3D печати гладкой керамики

Метод 3D печати гладкой керамики

Исследователи из Федерального опытно-исследовательского института материаловедения Германии (BAM) научились создавать 3D печатные керамические структуры с гладкими краями и высокой плотностью.
Исследования ведутся совместно с компанией Voxeljet – одним из ведущих производителей промышленных установок для селективного лазерного спекания порошковых материалов (SLS). Полученные образцы керамических изделий отличаются более высокой прочностью, пониженной склонностью к образованию трещин и фактическим отсутствием пор с вытекающим повышением плотности.
Команда ученых под руководством профессора Йенса Гюнстера исследует 3D-печать прекерамическими полимерами. «Мы используем коммерческие, очень недорогие порошки, применяемые в промышленных процессах и производстве косметики. Мы наносим материал слой за слоем и выборочно склеиваем его растворителем до получения необходимой структуры», – рассказывает Гюнстер.
В этом методе растворитель наносится на каждый слой струйной головкой. Сформированная полимерная структура затем обжигается в инертной атмосфере при температурах свыше 1200°С, а на выходе получается стекловидная керамика из оксикарбида кремния (SiOC). Трудность заключается в том, что сам полимер начинает плавиться всего при 60°С, и печатные изделия быстро теряют форму. Решить проблему удалось с помощью некой «связывающей добавки», предохраняющей структуру во время обжига. Continue reading