Tehnologia futuristă imprimă 1.000 de componente ale ecranului facial pe zi

Cercetătorii speră să facă un picaj în nevoile spitalelor cu o singură imprimantă 3D

imprimă

Cercetătorii de la Universitatea Northwestern au demonstrat capacitatea de a genera 1.000 de componente pentru ecranele faciale pe zi - cu o singură imprimantă 3D.

O piesă critică a echipamentului individual de protecție (EIP), scuturile faciale protejează lucrătorii din domeniul sănătății de noul coronavirus (COVID-19) în timp ce tratează pacienții.

Când cercetătorii nord-vestici Chad A. Mirkin și David Walker au auzit de lipsa EIP în spitale, echipa lor a început să acționeze. În octombrie, Mirkin și grupul său de cercetare, într-un articol revoluționar din revista Science, au dezvăluit o nouă tehnică de imprimare 3D numită „high-area rapid printing” (HARP), o imprimantă înaltă de 13 picioare cu o imprimare de 2,5 picioare pătrate pat care poate imprima aproximativ jumătate de curte într-o oră - un randament record pentru câmpul de imprimare 3D.

Ciad A. Mirkin

„Chiar și flotele de imprimante 3D întâmpină dificultăți în satisfacerea cererii de scuturi faciale, deoarece nevoia este atât de mare”, a spus Mirkin. "Dar HARP este atât de rapid și de puternic încât putem pune o picătură semnificativă în această nevoie."

Piesele sunt produse la o rată de 1.000 pe zi prin rularea imprimantei 24/7. Membrii echipei de voluntari lucrează în schimburi de șase ore pentru a menține continuu ciclul de producție.

Mirkin este profesor de chimie George B. Rathmann la Colegiul de Arte și Științe Weinberg din Northwestern și director al Institutului Internațional de Nanotehnologie. Walker este un antreprenor în reședință la Northwestern. Alături de colegul său de cercetare nord-vest James Hedrick, Mirkin și Walker au inventat tehnologia care stă la baza HARP și a fondat Azul 3D, Inc., o companie care a licențiat proprietatea intelectuală HARP (cererea de brevet american 62/815,175).

Ecranele faciale cuprind trei componente: o bandă robustă din plastic, o foaie de plastic transparentă și elastică. Foaia de plastic se fixează în bandă, care este apoi fixată pe capul purtătorului cu o bandă elastică întinsă.

Echipa Azul 3D va conduce imprimarea cu bandă și a colaborat cu o companie locală de producție pentru a oferi scuturi din plastic transparent tăiate cu laser. Un al treilea partener este igienizarea și ambalarea componentelor scutului facial în kituri ușor de asamblat, care vor fi furnizate spitalelor din zonă. Echipa notează că scuturile faciale pot fi spălate și reutilizate și se adresează acum cerințelor de reglementare pentru a pune scuturile în funcțiune.

Piese imprimate 3D robuste mecanic

HARP se bazează pe o nouă versiune a stereolitografiei, în așteptare a brevetului, un tip de imprimare 3D care transformă plasticul lichid în obiecte solide. HARP imprimă vertical și folosește lumina ultravioletă proiectată pentru a vindeca rășinile lichide în plastic întărit. Acest proces poate imprima piese dure, elastice sau chiar ceramice. Aceste piese tipărite continuu sunt robuste din punct de vedere mecanic, spre deosebire de structurile laminate comune altor tehnologii de imprimare 3D. Pot fi folosite ca piese pentru mașini, avioane, stomatologie, orteză, modă și multe altele.

Un factor de limitare major pentru imprimantele 3D actuale este căldura. Fiecare imprimantă 3D pe bază de rășină generează multă căldură atunci când rulează la viteze mari - uneori depășind 180 de grade Celsius. Acest lucru nu numai că duce la temperaturi periculoase la suprafață, dar poate provoca și fisurarea și deformarea pieselor imprimate. Cu cât este mai rapid, cu atât imprimanta generează mai multă căldură. Și dacă este mare și rapid, căldura este incredibil de intensă.

Tehnologia nord-vestică ocolește această problemă cu un lichid antiaderent care se comportă ca un lichid de teflon. HARP proiectează lumina printr-o fereastră pentru a solidifica rășina deasupra unei plăci în mișcare verticală. Teflonul lichid curge peste fereastră pentru a îndepărta căldura și apoi îl circulă printr-o unitate de răcire.

"Tehnologia noastră generează căldură la fel ca celelalte", a spus Mirkin. "Dar avem o interfață care elimină căldura."

Mirkin spune că HARP va fi disponibil comercial în anul următor. Echipa lucrează deja la o a doua imprimantă care va dubla randamentul celei existente.

Mirkin este, de asemenea, profesor de inginerie biomedicală, știința și ingineria materialelor și inginerie chimică și biologică la Școala de Inginerie McCormick; profesor de medicină la Școala de Medicină Feinberg; si un membru al Centrului de Cancer Comprehensive Robert H. Lurie al Universitatii Northwestern.

Nota editorului: Mirkin, Walker și Hedrick au interese financiare și afilieri la Azul 3D, Inc. Northwestern University are interese financiare (capitaluri proprii, redevențe) în Azul 3D, Inc.