g u t x .com.tr İpek yolu - Çin'i anlamaya götürürüm

"Büyük kemikler" normal sıcaklık ve basınç altında basılabilir

Böyle bir terim var, buna genellikle "yıkım" ve "değişim" aurası deniyor; böyle bir teknoloji var, 20 yıldan fazla süredir var olmasına rağmen, son yıllarda sadece otomotiv, medikal, tüketim malları ve diğer alanlara girebildi. 3D baskıdır.

Birkaç yıl önce, İngiliz "The Economist" dergisi, "üçüncü sanayi devrimi" nin sembolü olarak 3D baskının reklamını yaptı. Ve dijital dünyayı gerçek üretimle daha yakından bütünleştirebildiği için son yıllarda otomotiv endüstrisinde yaygın olarak kullanılmaktadır. Bununla birlikte, otomobil teknolojisinin derinleşmesiyle birlikte, 3B baskı, otomobil üretimi dönüşümü ve iyileştirme anında değişimi hızlandırmanın anahtarı mı?

3D baskı nedir?

Aslında, 3D baskı yepyeni bir şey değil. 1990'lı yılların başlarında, 3D baskı çıkmıştır.Bu sıradan yazıcıların prensibine benzer, ancak 3D yazıcıların "mürekkebi" metal, seramik, plastik ve diğer malzemelerdir. Layman'ın terimleriyle, 3B baskı, son derece ince kalınlıktaki baskı malzemelerini katman katman yazdırarak nesneleri oluşturmak için bilgisayar modellemesi kullanan bir teknolojidir.

3D baskının avantajı, daha hızlı bir kalıplama hızına, daha düşük üretim maliyetlerine ve daha yüksek hassasiyete sahip olmasıdır. 3D baskı teknolojisi kullanılarak kavramsal bir model saatler veya günler içinde üretilebilir. Buna ek olarak, katman katman özelliklerinden dolayı, karmaşık şekillerde, küçük boyutlarda ve üretimi zor parçalar üretmek için de güçlü bir noktadır. Ek olarak, malzeme seçimi ve yapısal optimizasyon yoluyla, hafif 3D baskı ürünlerinin avantajları daha belirgindir ve bu nedenle havacılık alanında yaygın olarak kullanılmaktadır.

Peki bu özellikler arabalar için ne anlama geliyor? Otomobil parçalarının geliştirilmesi genellikle uzun bir araştırma ve geliştirme, kalıp açma ve test süreci gerektirir. Ve 3D baskı, ilk önce karmaşık parçaların geliştirilmesinde kalıp açma sürecini azaltır, otomobil üretiminin maliyetini büyük ölçüde azaltır ve geliştirme döngüsünü kısaltır. Bir hata olsa bile, tasarım dosyası herhangi bir zamanda devrilmeye gerek kalmadan değiştirilebilir.

Ek olarak, kişiselleştirme çağında, 3D baskı insanlara en sevdikleri otomobil parçalarını özelleştirmeleri için fizibilite sağlar ve hafif özellikleri elektrikli araçlar için daha uygundur. 3D baskının otomobil üretiminin inovasyon kabiliyetini artırdığı söylenebilir.

Dünyanın ilk 3B baskılı süper spor arabası (İnternetten resim)

Mayıs 2018'de BMW, Almanya'da yeni bir katmanlı imalat (3D baskı) Ar-Ge ve üretim merkezi kurmak için 10 milyon Euro'dan fazla (yaklaşık 77.138 milyon RMB) yatırım yapacağını duyururken, General Motors da neredeyse aynı zamanda 3D yazılım ile işbirliği yapacağını duyurdu. Uzman Autodesk, yeni otomobil için 3D baskılı parçalar oluşturmak için işbirliği yaptı. GM, 2023 yılına kadar ürün yelpazesine 20 yeni alternatif enerji aracı eklemeyi ve 3D baskı yoluyla binlerce hatta on binlerce parçanın seri üretimini gerçekleştirmeyi umuyor.

Ama aslında, Mercedes-Benz, Honda, Ford, Volkswagen ve Çinli otomobil markası Geely dahil olmak üzere birçok otomobil şirketi, aktif olarak 3D baskıyı keşfetti. Volkswagen'in fabrikalarında karmaşık parçalar veya prototipler üretmek için zaten onlarca 3D yazıcıya sahip olduğu söyleniyor.

Aslında, otomobil şirketlerinin 3D baskı teknolojisini bu kadar aktif bir şekilde benimsemelerinin nedeni, maliyet azaltma, döngü kısaltma, kişiselleştirilmiş özelleştirme ve hafiflik avantajlarından ayrılamaz. Örneğin, BMW'nin yan camlar ve iç kaplamalar gibi kişiselleştirilmiş yeni MINI Yours ürün serisi, müşteriler tarafından özelleştirilebilir ve 3D baskı ile üretilebilir. GM tarafından sergilenen 3B baskılı paslanmaz çelik koltuk, geleneksel olandan% 40 daha hafiftir ve mukavemeti% 20 artırılmıştır.Yalnızca bir bileşen gerektirirken, geçmişte birden fazla tedarikçiden sekiz bileşen gerektiriyordu.

Ayrıca, "Küresel 3 Boyutlu Baskı Otomotiv Pazar Analizi ve Geliştirme Eğilimleri-2025 Sektör Tahminine" göre, 2025 yılına kadar 3 boyutlu baskı ekipmanı uygulaması% 10 artacak ve bunların çoğu otomobil ve kamyon parçalarının imalatında kullanılacak. Tanınmış pazar danışmanlık ajansı FrostSullivan tarafından yayınlanan bir ankete göre, otomobilin 3D baskısının pazar büyüklüğünün 2025 yılında 4,3 milyar ABD dolarına (yaklaşık 29,18 milyar yuan) ulaşması bekleniyor.

Bu nedenle, 3D baskı teknolojisinin avantajları ve gelecekteki ticari beklentiler, otomotiv endüstrisine geniş bir hayal gücü getirdi.

Tıp alanında, 3D baskı da geniş bir uygulama alanına sahiptir. Örneğin, öğretimde kullanılan insan organı modeli öğrencilerin sezgisel olarak öğrenmesine yardımcı olur ve ameliyat öncesi ameliyat alanının 3 boyutlu yazdırılmış modeli, doktorların ameliyat alanının ayrıntılarını önceden anlamasına ve ameliyatın başarı oranını artırmasına yardımcı olabilir.

Ek olarak, 3D baskı, doku mühendisliği iskeleleri gibi insan dokuları için ikamelerin hazırlanmasında da çok iyi beklentilere sahiptir. Herkes benzersizdir ve 3D baskı, hassas tıbbın mevcut ihtiyaçlarını karşılayabilir, kişiselleştirilmiş yedekleri basabilir ve doku ve organların onarımını hızlandırabilir.

Bununla birlikte, bu basılı yapı iskelelerinin hepsi "ölüdür", bu nedenle bilim adamları "canlı" doku ve organları doğrudan nasıl yazdıracaklarını düşünüyorlar ve bunun için yeni bir "Bioprinting" kavramı önerildi.

"Canlı" doku nasıl yazdırılır?

Bu küçük bir sorun değil.

Geleneksel 3D baskı, kontrol edilebilir yapılarla doku mühendisliği iskeleleri de hazırlayabilse de, in vitro kültür koşullarında hücreler o kadar "çalışkan işçi" değildir. Hücreler tıpkı bizim bireylerimiz gibidir.İyi dış koşullar altında değildirler. En zor yere gitmeye istekli olacak, yani hücrelerin iskelenin içine doğru büyümesi zor.

Öte yandan, hücrelerin iskele üzerinde eşit bir şekilde dağılmasını sağlamak için baskılı iskelenin yüzeyine hücre dikmek zordur. Biyolojik baskı teknolojisi, 3B yazdırma prensibini uygulamak ve 3 boyutlu "canlı" dokuları yazdırmak için düzenli bir alanda doku mühendisliğinin üç unsurunu (biyolojik malzemeler, tohum hücreleri ve büyüme faktörleri) düzenlemektir.

Biyolojik mürekkep, biyo-baskı için hammaddedir, doku mühendisliğinin üç unsurunu içerir ve viskoz bir sulu çözelti oluşturmak için eşit şekilde karıştırılır.

Malzeme, ürün hazırlama yöntemini ve performansını belirler

Biyo baskılı dokular veya organlar yüksek katlı bir bina gibidir.Biyomalzemeler tuğla ve kiremitlerdir, tohum hücreleri binadaki personeldir ve büyüme faktörleri, hücrelerin davranışını düzenlemek için dış dünya tarafından hücrelere verilen çalışma talimatları olarak görülebilir. .

Bu nedenle, biyo-mürekkep, bu "binanın" başarılı bir şekilde inşa edilip edilemeyeceğini, "personelin" iyi çalışıp çalışmayacağını ve dış dünya ile bilgi alışverişi yapıp yapamayacağını doğrudan belirleyen biyo-baskının temel teknolojilerinden biridir.

Biyo-mürekkep, biyo-baskının "anahtarı"

Canlı doku veya organların yapısını karşılamak için, biyo-mürekkeplerin basılabilirlik, kolay şekillendirilebilirlik, biyouyumluluk ve biyo-işlevsellik özelliklerine sahip olması gerekir.

Yazdırılabilirlik: Biyo-mürekkep, tam 3D stent yazdırılana kadar sürekli olarak ekstrüde edilebilir veya püskürtülebilir.

Şekillendirilebilirlik: Biyo-mürekkebin hızla çapraz bağlanması ve stentin uzun vadeli stabilitesini korumak için oluşturulması gerekir.

Biyouyumluluk ve biyofonksiyonelleştirme: basılı iskelenin taşınan hücrelerin veya büyüme faktörlerinin aktivitesini ve daha sonra in vitro olarak belirli dokulara kültürlenebilmesini sağlamak için.

Biyolojik malzemeler, biyolojik mürekkeplerin çeşitli özelliklerini doğrudan etkileyen biyolojik mürekkeplerin yapımının temelini oluşturur. Şu anda, en yaygın kullanılan biyolojik malzemeler aljinat (ALG), metakrilat jelatin (GelMA) ve benzerleridir. Ancak bu malzemelerin belirli sınırlamaları vardır.

Aljinat / polilisin biyo-mürekkep baskısının şematik diyagramı

Kısa bir süre önce, Çin Bilim Akademisi Shenzhen Gelişmiş Enstitüsü ve diğerleri, normal koşullar altında büyük ölçekli kendi kendini destekleyen fonksiyonel 3D stentler oluşturabilen yeni bir biyo-mürekkep türü tasarladı.

Ekip ilk olarak aljinat / polilizine dayalı yeni bir polielektrolit biyo-mürekkep önerdi.Aljinat üzerindeki amino açısından zengin polilisin ve karboksil grubu, normal koşullar altında iskelenin büyük ölçekli kendi kendini destekleyen yapısını gerçekleştirebilen bir yük etkisine sahiptir. Yazdır.

3D baskı büyük boy kemik modeli

Stentin uzun vadeli stabilitesini korumak için, stentin kontrol edilebilir bir bozulma oranını elde etmek ve aynı zamanda stentin yüzey yükünün kontrol edilebilirliğini gerçekleştirmek için stentin amino ve karboksil grupları ile reaksiyona girmişlerdir. Yapı iskelelerinin ayarlanabilir yüzey yüküne bağlı olarak, bu iskeleler yalnızca hücre yapışmasını teşvik etmekle kalmaz, aynı zamanda çeşitli aktif faktörlerin adsorpsiyonunu ve yavaş salımını da sağlayabilir.İn vitro hücre deneyleri, yüklü hücre dışı matris veya büyümeyi doğrulamıştır.

Bu yeni biyolojik mürekkep türü, büyük boyutlu 3D iskeleler ve işlevselleştirilmiş iskeleler basmada özel avantajlara sahiptir ve mürekkep, büyük miktarlarda çeşitli işlevselleştirilmiş doku mühendisliği iskeleleri üretebilen yüksek stabiliteye sahiptir.

Şu anda ekip, bazı kemik-kıkırdak entegre onarım iskeleleri ve vasküler iskeleleri yazdırmak için biyo-mürekkebi kullandı ve nihayet kusurlu dokunun mükemmel onarımını elde etmeyi umarak deneyler yapmaya hazırlanıyor. Gelecekte, bu tür bir biyo-mürekkep, çok hücreli ve gradyan fonksiyonel doku mühendisliği iskelelerinin yapımında daha kapsamlı uygulamalara sahip olacak.

Yukarıda bahsedilen ilgili araştırma, uluslararası Advanced Functional Materials dergisinde yayınlanmıştır Makalenin ilk yazarı Lin Zifeng'in araştırma asistanıdır ve ilgili yazarlar Yardımcı Araştırmacı Ruan Changshun, Araştırmacı Pan Haobo ve Profesör Chen Dafu'dur. Biyo-mürekkep de patentlidir.

Ruan Changshunun araştırma grubu uzun süredir 3B biyo-baskı ve biyomedikal malzemeler üzerine araştırmalar yürütüyor ve son yıllarda, osteoindüktif fonksiyonel biyo-mürekkeplerin (Advanced Science, 2018) ve kemik yapımı için yüksek mukavemetli hidrojel mürekkeplerin gerçekleştirilmesi de dahil olmak üzere, 3D biyo-baskı alanında bir dizi makale yayınladı. / Kıkırdak entegre onarım iskelesi (Advanced Functional Materials, 2018; ACS Biomaterials Science and Engineering, 2017), vb.