Escaners 3D

Betatype, con sede en Londres, es una empresa de fabricación avanzada que encontró una nueva forma de mejorar la atención ortopédica. Betatype identificó un medio para hacer implantes ortopédicos de metal cruciales mucho más livianos y materialmente eficientes con el uso de su software Engine. También permite la producción en serie de necesidades médicas, optimizando el tiempo y el uso de la máquina.

Una ventaja del software Engine son los tamaños de archivo que permite. El sistema de Betatype permite el uso de formatos de archivo que son hasta un 96% más ligeros que los archivos .STL tradicionales. El formato ARCH de Betatype o los datos LTCX de nTopology son agradecidos por esto, ya que utilizan algoritmos especiales para generar geometrías complejas, reduciendo así el tamaño de manera significativa. Con este sistema, Betatype produjo un modelo de caja espinal de apenas 8 MB en formato de archivo LTCX. A modo de comparación, habría sido 235 MB como .STL, y sin las ventajas de simplificar el proceso de fabricación.

Optimización de implantes

Actualmente, la tecnología está encontrando sus bases en la creación de esos implantes metálicos. La generación de texturas porosas de buen tamaño y bien distribuidas requiere toneladas de datos y potencia de procesamiento. No solo los tamaños de archivo son eficientes, sino que la estructura en sí es intrincada y está bien estratificada. Un fabricante de ortopedia que utilizó Engine pudo reducir los tiempos de construcción de 25,8 horas a 15,4 horas.

Betatype explica: “ Para tales aplicaciones, las tecnologías Betatype optimizan las rutas de escaneo láser para reducir la cantidad total de tiempo de disparo y movimiento requerido para estructuras de celosía complejas. Además, al utilizar la optimización de ruta impulsada por galvo, es posible reducir los tiempos de retraso de 13 a 3 horas optimizando los retrasos en una exposición al nivel de exposición, asegurando que solo se apliquen los retrasos previos. Esto también resultó en una reducción significativa en las distancias de viaje requeridas por el láser (s) de 170 km a 100 km. »

Imagen destacada cortesía de Betatype.

Desde prótesis hasta modelos anatómicos, la impresión 3D ha ayudado a copiar el cuerpo humano de muchas formas. Uno de esos casos es el de Marie, un cuerpo humano impreso en 3D de tamaño natural derivado de escaneos de cuerpo completo de cinco mujeres diferentes. Marie podría ayudar enormemente en los diversos proyectos de tratamiento del cáncer y posiblemente más en el futuro.

La mente detrás de Marie es Meagan Moore de la Louisiana State University ( LSU ). Creó el modelo como un medio para investigar la eficacia de la radioterapia como parte del Proyecto Fantasma . «Los fantasmas se han utilizado en la física médica y de la salud durante décadas como sustitutos del tejido humano», dijo Moore. “El problema es que la mayoría de los modelos dosimétricos se fabrican actualmente a partir de un estándar cuando las personas de todos los tipos de cuerpo contraen cáncer. Actualmente no existen fantasmas personalizados de cuerpo completo «.

Si bien mide cinco pies y una pulgada de alto, pesa solo 15 libras. Marie representa una mejora importante con respecto a los fantasmas actuales, que pueden costar hasta € 40,000. Además, los fantasmas actuales a menudo no tienen extremidades y no son representativos de todos los tipos de cuerpo. Marie, por otro lado, tomó € 500 para crear y presenta un modelo donde los médicos, mediante el uso de la impresión 3D, lo personalizan para adaptarse a varios tipos de cuerpo femenino. Además, Marie tiene una capacidad de almacenamiento de agua de 36 galones para establecer una densidad variable similar a la de un paciente.

Creando a Marie

La creación de un cuerpo humano impreso a tamaño real puede tardar 136 horas en imprimirse. Moore imprimió las cuatro secciones que componen a Marie en la impresora BigRep en el Atkinson Hall de LSU. Adquirió los escáneres de varias mujeres del Centro de Investigación Biomédica de Pennington. También empleó el uso de un bioplástico retenedor de agua para establecer densidades variables similares a un paciente potencial.

“Específicamente quería trabajar con una mujer porque, en ciencia, las mujeres generalmente no se estudian porque se las considera complejas debido a una variedad de razones”, dijo Moore. «Quiero una persona con la geometría más compleja».

Como se mencionó anteriormente, Moore combinó las 4 piezas con una combinación de soldadura, soldadura por fricción y limpieza con chorro de arena. También martilló y cinceló porciones para quitar trozos de plástico sin dañar todo el cuerpo. Luego probó la retención de agua vertiendo 36 galones de agua en Marie para ver si Marie podía sostener ese peso durante 4 1/2 horas. Moore luego improvisó usando una tubería de PVC para atrapar los «goteos» que salían de algunas áreas. El proyecto también recibió ayuda de la Universidad de Washington y la Universidad de Ciencias y Salud de Oregon, quienes desarrollaron un ataúd para Marie para un transporte seguro.

Moore habla sobre la génesis del proyecto como parte de su enfoque interdisciplinario para crear el ser humano impreso a tamaño real. «Este proyecto comenzó desde la perspectiva del arte, luego se convirtió en ciencia», dijo Moore. Originalmente quería hacer una doble especialización en arte y ciencia antes de descubrir BAE. «Me encanta hablar sobre la interfaz entre el arte y la ingeniería porque creo que es realmente importante para mi existencia en el ámbito de la ciencia de muchas maneras».

Imagen destacada cortesía de LSU, recuperada a través de su sitio web.

Con la proliferación de la impresión 3D de reparación y construcción , hemos visto algunas que pueden hacer puentes e incluso casas . Ahora, el mismo principio está resultando beneficioso para la infraestructura y la renovación de carreteras. La Universidad de Leeds ha desarrollado un prototipo de dron de impresión 3D de asfalto que puede rellenar grietas en las carreteras por control remoto. El concepto ya ha atraído la atención de varios contratistas de desarrollo de carreteras.

El proyecto incorpora investigadores de la Universidad de Leeds y también de la UCL, que desarrollaron la tecnología de deposición de betún. “ Nuestra visión para 2050 es tener obras viales sin interrupciones ”, dice Richard Jackson, el investigador asociado de UCL que desarrolló el mecanismo de impresión. “ Será más silencioso, por lo que podemos hacerlo de noche y el objetivo es que no haya participación humana en absoluto. »

El uso de drones y la impresión 3D reduce significativamente los costos, especialmente en comparación con los equipos de reparación completos. Después de encontrar las grietas con un sensor, los drones navegan con GPS y reparan las grietas con la cantidad exacta necesaria. Richard Jackson le dio a la impresora 3D un sistema de tres ejes con motores paso a paso individuales que mueven la boquilla impresa.

La boquilla consta de un tornillo sin fin, un motor paso a paso para accionar el tornillo y una tolva de pellets que alimenta los pellets de betún. Luego, las resistencias de calentamiento calientan los gránulos hasta convertirlos en líquido, que pasan a través de la barrena y salen por una abertura de 2 mm. A lo largo del proyecto, pasaron por varias versiones y diferentes niveles de calor. El prototipo final utiliza 125 ° C y 135 ° C a una velocidad de impresión de 1 mm / segundo y 4,4 rpm.

Proyecto Ciudades autorreparables

Tanto la impresora como el dron son parte del proyecto más amplio ‘Ciudades autorreparables’. Ha atraído el interés de varios contratistas, sin embargo, según Jackson, su interés está en una solución a corto plazo utilizando un proceso semiautomático, en lugar de una reparación completa entregada por un dron.

El dron de impresión 3D de asfalto se ajusta a los principios del mantenimiento preventivo. El proyecto de ciudades autorreparables también va mucho más allá de los drones. La visión definitiva es aquella en la que las carreteras se someten a un escaneo constante a través de sensores. Estos sensores podrían, por ejemplo, colocarse en la parte inferior de vehículos municipales como vagones de basura o camiones de basura, donde podrían detectar pequeñas grietas tratadas tan pronto como sean identificadas.

Los investigadores ya probaron el proceso en el estacionamiento de la Universidad de Leeds, donde Jackson creó barras de betún para probar. Las barras impresas mostraron hasta nueve veces la ductilidad de la fundida, con resistencias a la fractura similares. Se encontró que la muestra impresa contenía una sustancia marrón elástica salpicada en toda su sección transversal que no estaba en la fundida.

En general, el prototipo de dron de impresión 3D de asfalto representa un gran medio de emplear la impresión 3D para la reparación práctica de carreteras. Tiene el potencial de hacer mejores estructuras al mismo tiempo que reduce costos y realiza renovaciones preventivas. No nos sorprendería que este concepto despegue a lo grande.

Imágenes destacadas cortesía de UCL y Leeds, recuperadas a través del sitio web de World Highways.

El análisis del suelo se está volviendo cada vez más importante con el crecimiento de los viajes espaciales, la terraformación y las preocupaciones ambientales más terrestres. Uno de los problemas del campo es que las tecnologías que penetran el suelo no son tan sofisticadas como les gustaría a los investigadores. Hasta ahora, eso es, con la creación de sensores y robótica impresos en 3D que imitan las raíces de las plantas y excavan debajo, monitoreando el suelo en busca de contaminación o explorando fuentes de agua o nutrientes de cultivos. La investigación podría recorrer un largo camino en el desarrollo de soluciones para el suelo del espacio exterior y frenar los desastres ambientales.

Si bien el proyecto STREP PLANTOID se inspira en la biología, en realidad consiste en complejos mecanismos robóticos. Su movimiento se basa en biomimetismo y utiliza un brazo robótico que incluye sensores, motores, engranajes y un pequeño módulo de impresión 3D, todo dentro de la punta. El módulo de impresión 3D calienta constantemente la punta de PLA haciéndola maleable para que el motor pueda moverla. Esta es la parte que crece como raíces en el suelo, copiando el movimiento subterráneo de las plantas con fricción reducida. El movimiento permite que las raíces naveguen por el entorno subterráneo y sientan las características del suelo.

La Dra. Jen Jen Chung , investigadora principal del Laboratorio de Sistemas Autónomos en ETH Zurich, Suiza, afirma: “ La idea de que esta biomimetismo surja de cómo las plantas crecen hacia afuera en busca de varios recursos, resuelve uno de los problemas que tenemos en robótica, especialmente a la hora de pensar en la monitorización ambiental, que es donde colocamos los robots para obtener información. »

El Proyecto PLANTOID

El programa de Tecnologías Futuras y Emergentes de la UE ( FET OPEN) ha recogido el proyecto para su financiación. Sin embargo, el proyecto aún está encontrando sus pies y superando muchos obstáculos. Actualmente, necesitan descubrir cómo coordinar la organización de múltiples raíces robóticas. Si bien los sensores impresos en 3D crecen como raíces de plantas, carecen de su inteligencia natural. Como resultado, su coordinación puede ser mediocre, resultando en redes desorganizadas. Potencialmente, podrían resolver esto con comandos explícitos y comunicación entre raíces, pero sería una tarea complicada.

Los investigadores están buscando crear prototipos para escenarios específicos. Esto es natural, ya que no todos los entornos son iguales y no todos los suelos tienen características similares. También están explorando la posibilidad de utilizar la tecnología para la medicina, resolviendo problemas de endoscopia, que también presenta problemas similares con los sensores en movimiento a través del espacio 3D.

Con todo, la investigación tiene muchas aplicaciones y podría dar una idea del terreno tanto extraterrestre como terrestre. El complejo sistema de calentamiento PLA tiene influencia directa de cómo funciona la impresión 3D, por lo que también podría producir nuevos desarrollos en la fabricación aditiva (como tecnologías de detección, calefacción y enfriamiento), ya que estos campos se influyen entre sí en tales situaciones a través de más investigaciones.

Imagen destacada cortesía del sitio web de Plantoid.

Si bien muchos de nosotros no tomamos nota real del Día Mundial del Retrete del 19 de noviembre, los ingenieros de SPARK architects estaban haciendo olas con su nueva y novedosa solución energética. El ridículamente llamado Big Ass Toilet de la compañía también aborda los problemas de higiene y saneamiento en la India rural como parte de la iniciativa de la ONU para proporcionar instalaciones para eliminar la defecación al aire libre para 2025.

A pesar de los tonos de humor higiénico del nombre del proyecto, este es un tema crítico. El saneamiento deficiente es una de las principales causas de muerte en las regiones de bajos ingresos en varios países, como la India. Otro de esos problemas es la falta de energía y distribución de energía. El inodoro fácilmente transportable convierte los desechos en biogás que, a su vez, proporciona energía. Esto efectivamente mata dos pájaros de un tiro.

Todo el diseño impreso encaja en cualquier entorno remoto, ya que pueden volar a través de un dron. La compañía afirma que, aunque lo desarrollaron para India, pequeñas modificaciones pueden hacer que se adapte a cualquier área remota, como las áreas empobrecidas de África. Dado que el saneamiento y la energía siguen siendo un problema en muchas áreas del mundo, esta iniciativa es de gran importancia.

Cúpula de biogás impresa en 3D

El prototipo actual del Big Ass Toilet es una construcción rentable de fibra de bambú procesada y resina de goma. Aparte del ahorro de costes, también sirve como una alternativa mucho más ligera y sostenible a los plásticos y cementos habituales. Los módulos descansan sobre una versión impresa en 3D de una cúpula de biogás tradicional. Las cúpulas de biogás originales utilizaban desechos humanos, animales y vegetales para generar y almacenar gas. Este nuevo componente impreso en 3D permanece bajo tierra utilizando una unidad de cogeneración para generar electricidad a partir del biogás que surge de los residuos.

SPARK imprimió la carcasa monocasco del Big Ass Toilet con la taza y el lavabo como superficie singular. Este modelo de impresión única reduce en gran medida la cantidad de componentes de ensamblaje, haciendo un gran uso del diseño para la impresión. También dejan espacio para la localización del inodoro en su propio entorno. Los diseñadores locales pueden completar la carcasa exterior con una variedad de materiales apropiados para el lugar, como barro.

“ El [proyecto] se ha desarrollado para resaltar el hecho de que no se está haciendo lo suficiente para brindar soluciones a las personas vulnerables que se ven más afectadas por la falta de acceso al nivel de saneamiento que la mayoría da por sentado. Nuestra propuesta podría ayudar a prevenir enfermedades y ayudar en el desarrollo de la comunidad al eliminar las barreras que enfrentan, especialmente las mujeres en las comunidades rurales. Los inodoros fueron diseñados para la India, pero podrían usarse en otras partes del mundo. Estamos en el proceso de solicitar fondos para desarrollar e diseñar nuestros propios modelos y prototipos ”, dijo SPARK.

Imagen destacada cortesía de SPARK, recuperada a través de archdaily.