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Recherche sur l'impression 3D CrAMmed: Université Tsinghua, Université de Stockholm, Institut de technologie Aichi, Université de Purdue – Bien choisir son serveur d impression

Le 2 mai 2019 - 12 minutes de lecture

Dans cette édition de notre recueil de recherches sur la fabrication additive CrAMmed, nous examinons les derniers développements du monde universitaire. Les études ci-dessous concernent le développement de matériaux, la chirurgie améliorant la qualité de la vie et les nouvelles inventions en impression 3D.

Progrès dans les matériaux

Dans une étude intitulée «Colloïdes à base de café pour absorption solaire directe, " chercheurs du Politecnico di Torino, en Italie, ont a montré la possibilité de fabriquer des colloïdes à base de café, dotés de propriétés photothermiques.

Les colloïdes étaient fabriqués avec du café Arabica, de l'eau distillée, du glycérol et du sulfate de cuivre. Le glycérol a été ajouté pour rendre le colloïde résistant au froid et le sulfate de cuivre le protège des encrassement biologique, c'est-à-dire l'accumulation d'algues et d'autres micro-organismes.

Les capteurs solaires, qui absorbent la chaleur de la lumière solaire, ont été imprimés en 3D pour loger les colloïdes à l'aide d'un Stratasys Dimension Elite. UNE Le cadre externe à base de TPU a également été imprimé en 3D à l'aide d'un Ultimaker 3. Ce cadre a été conçu pour protéger le cadre en verre borosilicaté autour du collecteur.

Les auteurs écrivent: «Les colloïdes à base de café proposés ont montré des propriétés optiques et thermiques compétitives pour l’absorption solaire directe. Les tests sur le terrain, en bon accord avec les modèles numériques, ont démontré que ces fluides peuvent fournir des performances similaires à l’absorption indirecte traditionnelle basée sur des surfaces sélectives. ”

Capteurs solaires fabriqués à l'aide de colloïdes à base de café et d'impression 3D. Image via Nature.
Capteurs solaires fabriqués à l'aide de colloïdes à base de café et d'impression 3D. Image via Nature.

Ailleurs, des chercheurs de L’Université Tsinghua de Beijing a mis au point une méthode d’impression 3D de fibres électroniques sur des tissus. Cette technologie a permis la fabrication de textiles électroniques, tels que des vêtements intelligents et des dispositifs portables.

Yingying Zhang, professeur de chimie à l'université de Tsinghua et co-auteur de la recherche, a expliqué: «Nous avons utilisé une imprimante 3D équipée d'une buse coaxiale faite maison pour imprimer directement des fibres sur des textiles et démontrer qu'elle pouvait être utilisée pour la gestion de l'énergie. fins. "

«Notre objectif à long terme est de concevoir des matériaux et des composants électroniques hybrides flexibles et portables dotés de propriétés sans précédent, tout en développant de nouvelles techniques pour la production pratique de systèmes portables intelligents dotés de fonctions intégrées, telles que la détection, l'actionnement, la communication et la communication. bientôt."

La recherche a été publiée dans un article intitulé «Motif intelligent imprimable pour le textile électronique multifonctionnel à gestion énergétique.

Dans le cadre d’autres recherches avancées sur les matériaux, une équipe de l’université de Stockholm a mis au point un Encre d'hydrogel imprimable en 3D contenant des structures organométalliques (MOF). Souvent naturellement poreux, les MOF sont précieux pour le domaine de la biomédecine, par exemple. création de dispositifs d'administration de médicaments, et également à des fins de dessalement.

La recherche publiée dans le Matériaux fonctionnels avancés Le journal intitulé "CelloMOF: Impression 3D de structures en métal et organique utilisant la nanocellulose", explique: "Nous avons introduit avec succès une nouvelle voie de mise en forme des MOF utilisant l’impression 3D de TOCNF incorporé avec ZIF-8 et MIL-100 (Fe), prototypes de MOF. "

Les auteurs concluent: "Nous pensons que ces travaux offrent une nouvelle perspective de validation de principe pour le traitement des MOF: elle est flexible, simple, rapide et prometteuse pour la production à grande échelle ainsi que pour la capture et la libération de diverses molécules invitées."

Échafaudages imprimés en 3D fabriqués avec ZIF-8 et MIL-100. Image via Wiley-VCH Verlag.
Échafaudages imprimés en 3D fabriqués avec ZIF-8 et MIL-100. Image via Wiley-VCH Verlag.

Et, à l’Aichi Institute of Technology, au Japon, des chercheurs ont évalué nouvelle méthode pour tester la résistance à la traction et la dégradation des propriétés mécaniques des pièces en PLA imprimées en 3D. À l'aide d'une solution saline, l'équipe a étudiénotre numérisation différente: parallèle, vertical, parallèle et vertical et hachuré. TLes pièces imprimées en 3D ont également été testées par rapport aux pièces moulées par injection de PLA.

La méthodologie complète est décrite dans «Évaluation de la détérioration des propriétés mécaniques des structures de poly (acide lactique) fabriquées à l’aide d’une imprimante 3D de fabrication de filaments fondus».

Soins de santé avec précision additive

L’administration de médicaments par voie orale est l’un des moyens les plus pratiques de consommation de médicaments. Cependant, ce mode pose toujours des problèmes, tels que la faible biodisponibilité des médicaments envisagés. La biodisponibilité est jugée sur la base de dissolution, perméabilité et solubilité du médicament.

Des scientifiques de l’UC Berkeley-UCSF et de Lilly Research Laboratories ont mis au point une micro-échelle imprimée en 3D. Système de délivrance de médicaments. Il a été fabriqué avec des polymères Eudragit à l’aide d’une impression 3D à la demande et d’une impression à jet d’encre. Les microdispositifs ont ensuite été testés pour la stabilité et la libération contrôlée de médicaments.

L’étude, intitulée «Fabrication ascendante de dispositifs entériques multicouches pour le traitement oral
Livraison de peptides ", En conclusion, "Cette approche représente une stratégie de fabrication de microdispositifs extrêmement flexible et évolutive, qui surmonte les limitations en matière de chargement de produits biologiques sensibles et en ce qui concerne la géométrie des dispositifs, inhérentes aux stratégies de microfabrication traditionnelles."

Micro-dispositifs pour l'administration orale de médicaments. Image via Springer.
Micro-dispositifs pour l'administration orale de médicaments. Image via Springer.

Dans une étude de cas du Quatrième hôpital du peuple de Zigong, les chirurgiens ont utilisé des modèles imprimés en 3D de modèles pelviens spécifiques du patient pour faciliter la chirurgie. Les résultats montrent queLa conception informatique combinée à la technologie d'impression 3D pour créer un modèle pelvien personnalisé et un modèle de navigation appliqué aux fractures instables du bassin, est utile pour positionner avec précision la vis sacro-iliaque, réduire le temps opératoire, la perte de sang peropératoire et le temps de fluoroscopie, exercice portant et fonction, et c'est un traitement chirurgical facultatif pour les fractures instables."Les résultats sont publiés dans le document," Analyse d'efficacité de la chirurgie assistée par impression tridimensionnelle pour fracture instable du bassin. "

L’intérêt pour les traitements et les chirurgies spécifiques aux patients a également été une source de motivation Les chercheurs de l’Istituto Ortopedico Galeazzi évaluent l’efficacité du guide imprimé 3D spécifique au patient et des techniques à main levée pour l’implantation de vis pédiculaires. Selon un article de cette équipe, les erreurs de positionnement de la vis pédiculaire sont l’un des problèmes les plus courants en chirurgie rachidienne. Et d'autres complications peuvent mettre la vie en danger ou entraîner des dommages neurologiques permanents.

«Les guides spécifiques aux patients ont considérablement réduit l'incidence de malpositioning des vis pédiculaires par rapport à la technique main libre […]”Déclarent les auteurs. «La différence était statistiquement significative.» En outre, «la technologie guidée spécifique au patient a permis de réduire l'exposition peropératoire aux radiations et le temps chirurgical de la phase d'implantation. Aucune différence n'a été observée dans le temps total de la chirurgie. Aucune augmentation des effets indésirables n'a été observée. "

Les résultats sont publiés dans “L'insertion de vis pédiculaires avec des guides imprimés en 3D spécifiques au patient basés sur un scanner à faible dose est plus précise que la technique à main libre chez les patients souffrant de difformité de la colonne vertébrale: un essai clinique prospectif randomisé. "

Le guide MySpine imprimé en 3D de Medacta utilisé pour la chirurgie de la colonne vertébrale. Image via Springer.
Le guide MySpine imprimé en 3D de Medacta utilisé pour la chirurgie de la colonne vertébrale. Image via Springer.

Brevets de Purdue, EOS et Boeing

Dans les machines douces architecturées en 3D avec un mouvement codé topologiquement, les ingénieurs de l’Université Purdue ont créé un robot logiciel doux à impression 3D, fabriqué à l’aide de la tessellation de Voronoï.

La tessellation permet la randomisation de réseaux souples que Purdue Assistant Professor Ramses Martinez explique:peut effectuer des mouvements complexes tels que saisir ou ramper avec facilité. " «Ce travail, poursuit-il, constitue un pas en avant vers le développement de robots légers autonomes et légers.»

«La capacité de [Architected Soft Machines] changer la configuration de leur corps et leur démarche pour s’adapter à une grande variété d’environnements a le potentiel d’améliorer non seulement les soins, mais aussi la robotique d’intervention en cas de catastrophe. ”

La technologie a été brevetée par l’Office of Technology Commercialization de l’Université Purdue.

Machines douces d'architecture 3D. Image via Wiley.
Machines douces d'architecture 3D. Image via Wiley.

Deux inventeurs français, Danaë Blondel et Laurent Juppé ont obtenu un brevet américain pour un logiciel basé sur le cloud permettant de rendre des images en objets 3D. Selon la description du brevet, "le but de la présente invention n'est pas de développer un scanner 3D, mais d'utiliser des paramètres tridimensionnels pour reconnaître les objets".

À l'aide d'images de la caméra d'un objet, le logiciel mappe des myriades de nuages ​​de points d'un objet pour créer un rendu 3D sans avoir recours à un scanner professionnel. Comme indiqué dans la documentation, "L'application est capable d'identifier et de traiter les paramètres 3D essentiels en tant que points clés d'un objet, tels que les sommets, les sommets, les arêtes, les formes, les reliefs, ainsi que sa texture, ses couleurs, ses matériaux."

De plus, le système utilise un serveur cloud pour construire le modèle 3D d'un objet. Les images utilisées sont comparées et associées à une base de données d'objets 3D, une recherche "en comparant la reconstruction du nuage de points 3D de l'objet avec les nuages ​​de points 3D d'objets connus stockés dans la base de données 3D."

Le brevet de Blondel et Juppé est déposé et publié sous le titre “Système et méthode de reconnaissance d'objet

Rendu d'un objet 3D à partir d'images. Image via l'Office des brevets et des marques des États-Unis.
Rendu d'un objet 3D à partir d'images. Image via l'Office des brevets et des marques des États-Unis.

Dans un autre brevet approuvé, le fabricant allemand d’imprimantes 3D EOS a trouvé un nouveau moyen de contrôler la propagation de la poudre de métal dans les machines de fusion à lit de poudre. Le brevet intitulé «Capteur optique de capacité d'épandage de poudre et méthodes de fabrication additive à base de poudre» décrit «un appareil et une méthode permettant de déterminer le comportement d'épandage d'un matériau en poudre au cours d'un processus de fabrication additive».

La description se poursuit ainsi: «La méthode dépose un tumulus de poudre, déplace un épandeur pour répartir une couche de poudre sur une masse reposant sur une zone de construction, actionne une source d’énergie pour projeter l’interception de la tumeur dans le chemin de la source et sur un champ optique. capteur lors du déplacement du monticule de poudre et analyse une sortie du capteur optique pour identifier les caractéristiques relatives au comportement d'épandage de la poudre. "

Dans le prolongement de la recherche sur les supports d'impression 3D, un brevet attribué à The Boeing Company décrit un moyen d'imprimer des composites de tissus en 3D. Dans "Composites de fibres de fabrication additive et systèmes et procédés associés“, Un composite est mélangé avec un matériau photodurcissable innovant qui permet sa solidification.

Organigramme de la méthode d'impression des composites de fibres. Image via l'Office des brevets et des marques des États-Unis.
Organigramme de la méthode d'impression des composites de fibres. Image via l'Office des brevets et des marques des États-Unis.

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L'image sélectionnée montre le logo CrAMmed sur une image de la programmation de mouvements de l'ASM. Image via Wiley.

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