Καθημερινές ιστορίες τριών διαστάσεων

Ενας 3D Bioprinter που θα εκτυπώνει κύτταρα, ένα γραφείο έρευνας και σχεδιασμού που αποσκοπεί στη δημιουργία προϊόντων από ανακύκλωση πλαστικών απορριμμάτων με τη βοήθεια της τρισδιάστατης εκτύπωσης, ένας γιατρός που χειρουργεί με εργαλεία τριών διαστάσεων και ένας μαθητής που εκτύπωσε έναν μετρητή σκολίωσης…

Καλώς ήρθαμε στην εποχή των 3Ds, όπου τα πάντα εκτυπώνονται με σκοπό τη μείωση του κόστους παραγωγής και φυσικά της τιμής του τελικού προϊόντος.

Βιοεκτύπωση στο Αριστοτέλειο

Καθώς ο κόσμος της 3D εκτύπωσης εξελίσσεται, τα ηλεκτρονικά συστήματα γίνονται ένας νέος βασικός παίκτης.

Λειτουργικά στοιχεία, όπως αισθητήρες, βιοαισθητήρες και διακόπτες, ενσωματώνονται πλέον σε προϊόντα 3D εκτύπωσης ανοίγοντας τον δρόμο για συναρπαστικές νέες αγορές, εφαρμογές και ευκαιρίες.

Οι μέθοδοι είναι κατά κύριο λόγο προσθετικές και τα υλικά προστίθενται μόνο όπου απαιτείται, σε αντίθεση με τις παραδοσιακές μεθόδους.

Αυτή η διαδικασία έχει αποτέλεσμα σημαντικά λιγότερη απώλεια υλικών, γεγονός που μειώνει το κόστος παραγωγής και τις περιβαλλοντικές επιπτώσεις…

«Η τρισδιάστατη εκτύπωση 3D Printing είναι μια μέθοδος προσθετικής κατασκευής (Additive Manufacturing) για τη δημιουργία αντικειμένων μέσω της διαδοχικής προσθήκης επάλληλων στρώσεων υλικού. Είναι μια τεχνολογία που έχει προκαλέσει σημαντικές καινοτομίες σε πολλούς τομείς, όπως η μηχανική, οι κατασκευές, η τέχνη, η εκπαίδευση, η ιατρική. Ο τρισδιάστατος βιοεκτυπωτής, που θα λειτουργεί στο Εργαστήριο Νανοτεχνολογίας LTFN του Αριστοτελείου Πανεπιστημίου Θεσσαλονίκης, στοχεύει στην τρισδιάστατη βιοεκτύπωση ενός ιστού. Οι ιστοί και τα όργανα αποτελούνται από πολλά βιολογικά υλικά και διαφορετικούς τύπους κυττάρων, με το καθένα από αυτά να κατέχει μια πολύ συγκεκριμένη θέση στον χώρο. Η τρισδιάστατη αυτή δομή κυττάρων και οργάνων αναπαριστάται αρχικά σε ένα τρισδιάστατο ψηφιακό αρχείο που φέρει όλες τις απαραίτητες πληροφορίες για το πού βρίσκεται κάθε τύπος βιοϋλικού και κυττάρου. Αυτό το τρισδιάστατο ψηφιακό αρχείο χωρίζεται σε αλλεπάλληλες στρώσεις και αποστέλλεται στον εκτυπωτή τρισδιάστατης βιοεκτύπωσης. Σε κάθε στρώση-στιβάδα που εκτυπώνεται, ο εκτυπωτής εναποθέτει τα κατάλληλα βιοϋλικά και τύπους κυττάρων στις θέσεις που έχουν καθοριστεί κατά τη δημιουργία του ψηφιακού αρχείου. Αυτό επιτυγχάνεται με τη χρήση πολλαπλών κεφαλών στον βιοεκτυπωτή, καθεμία από τις οποίες είναι εφοδιασμένη με ένα βιοϋλικό ή έναν τύπο κυττάρου -κάτι ανάλογο συμβαίνει και με τα διαφορετικά μελάνια ενός συμβατικού εκτυπωτή. Καθώς ο εκτυπωτής εναποθέτει τα υλικά και τα κύτταρα διαδοχικών στρώσεων, αναδημιουργείται η επιθυμητή δομή του ιστού ή του οργάνου που εκτυπώνεται», λέει ο Στέργιος Δερμενούδης από την ομάδα ερευνητών του Εργαστηρίου Νανοτεχνολογίας εξηγώντας τη λειτουργία του βιοεκτυπωτή.

Χειρουργικά εργαλεία του… ενός ευρώ!

«Επρεπε να βρω μια λύση στο πρακτικό πρόβλημα των ακριβών χειρουργικών εργαλείων. Εργαλεία που δεν θα χρειάζονται αποστείρωση. Την απάντηση έδωσε η ψηφιακή τεχνολογία και ένας 3D εκτυπωτής. Πριν από μερικά χρόνια χρειαζόμασταν 500.000 ευρώ για έναν εκτυπωτή, ο οποίος τώρα κάνει 500 ευρώ. Το ίδιο συμβαίνει και με τους ψηφιακούς εκτυπωτές», λέει ο χειρουργός Πέτρος Μπαγγέας.

Ο συνιδρυτής της ομάδας Promitheas.org μιλά για τα τρισδιάστατα χειρουργικά εργαλεία:

«Τα οφέλη της τεχνολογίας της 3D εκτύπωσης είναι τεράστια, τόσο σε επίπεδο εκπαίδευσης των χειρουργών με την εκτύπωση εκπαιδευτικών μοντέλων, όσο και σε επίπεδο εκτύπωσης ατομικών μοντέλων, καθώς η ανατομία του καθενός είναι τόσο μοναδική, όσο και το δακτυλικό αποτύπωμα. Αυτό μπορεί να φανεί χρήσιμο στην καλύτερη προεγχειρητική και εξατομικευμένη πλέον μελέτη με σκοπό την καλύτερη προετοιμασία της χειρουργικής ομάδας πριν από το χειρουργείο. Αυτή η τεχνολογία έχει εφαρμογή στην Αγγειοχειρουργική, την Καρδιοχειρουργική, τη Γενική Χειρουργική. Δημιουργήσαμε τον “Προμηθέα”, ένα οριζόντιο εργαστήριο-φορέα που συνδυάζει τη μακροχρόνια γνώση και εξειδίκευση επιμέρους εργαστηρίων στην Ελλάδα (Τμήμα Χημείας ΑΠΘ, Φυσικής ΑΠΘ, Ιατρική Σχολή ΑΠΘ, Μηχανικών Υλικών Πανεπιστημίου Ιωαννίνων, Τμήμα Τοπογράφων Μηχανικών ΑΠΘ), αλλά και διεθνή συνεργασία (Πανεπιστήμιο Βέρνης στην Ελβετία). Ο “Προμηθέας” ασχολείται με την κατασκευή εκτυπωμένων 3D αντικειμένων που προέρχονται από εικόνες τομογραφίας ασθενών για τον καλύτερο εγχειρητικό προγραμματισμό επεμβάσεων με τελικό σκοπό την καλύτερη χειρουργική αντιμετώπιση και το βέλτιστο τελικό αποτέλεσμα. Τρισδιάστατα εκτυπωμένα αντιμικροβιακά χειρουργικά εργαλεία κατασκευάζονται από πλαστικό ως πρώτη ύλη με το 1/20 περίπου του κόστους των εμπορικά διαθέσιμων εργαλείων μέσω μιας τεχνικής που ονομάστηκε Edessa. Ηδη τον Απρίλιο του 2018 στο Αριστοτέλειο Πανεπιστήμιο Θεσσαλονίκης εκπαιδεύτηκαν φοιτητές Ιατρικής σε χειρουργικές τεχνικές με εκτυπωμένα εργαλεία, γεγονός που αποτελεί παγκόσμια πρωτοτυπία. Και αφού η συγκεκριμένη τεχνική αναπτύχθηκε από την ομάδα μας, με δικό μας δηλαδή λογισμικό, το κόστος είναι μηδαμινό. Χαρακτηριστικό παράδειγμα είναι ότι η εκτύπωση ενός χειρουργικού άγκιστρου προσδιορίζεται στο 1/14 της αντίστοιχης τιμής του εμπορικά διαθέσιμου εργαλείου».

Ενας κηδεmanager και ένας εκτυπωτής

Στο Μαθητικό Συνέδριο Πληροφορικής, που έγινε στο «Νόησις» φέτος την άνοιξη, ο μαθητής Κωνσταντίνος Γκατζώνης παρουσίασε τη βελτιωμένη του εφαρμογή.

Πρόκειται για έναν μετρητή σκολίωσης. Ο κηδεmanager, όπως τον ονόμασε, εκτυπώθηκε στο σπίτι του μαθητή σε τρεις διαστάσεις και η ευρεσιτεχνία πατεντάρεται.

«Η σειρά συσκευών κηδεmanager έχει στόχο τη διευκόλυνση της θεραπείας της σκολίωσης. Πρόκειται για μετρητές που μπορούν να χρησιμοποιηθούν από το σπίτι έτσι ώστε να μην απαιτούνται συχνές επισκέψεις σε ορθοπεδικό αλλά και πολλές ακτινογραφίες για τη μέτρηση της σκολίωσης. Στη βελτιωμένη έκδοση η συσκευή κηδεmanager v2.5 χρησιμοποιεί αισθητήρες για να μετρήσει τόσο την τιμή της κλίσης της σπονδυλικής στήλης όσο και τη γωνία της καμπύλης που σχηματίζει η σπονδυλική στήλη. Μια ειδική πλακέτα επιτρέπει την καταγραφή των μετρήσεων σε κάρτα, ενώ στο arduino έχει συνδεθεί κι ένα bluetooth module που επιτρέπει την ασύρματη επικοινωνία με τα κινητά».

Αυτή η πρωτότυπη ιδέα δεν θα μπορούσε να παρουσιαστεί –τουλάχιστον σε λογικό κόστος-, εάν δεν εκτυπωνόταν σε έναν τρισδιάστατο εκτυπωτή.

Η μείωση του κόστους αγοράς ενός τέτοιου μηχανήματος τα τελευταία δύο χρόνια, έχει δώσει διέξοδο σε πολλές κατηγορίες επαγγελματιών που έχουν τη δυνατότητα να κατασκευάσουν μόνοι τους τις εφαρμογές που έχουν σχεδιάσει.

Κυκλική οικονομία τριών διαστάσεων

Οι αρχιτέκτονες Φωτεινή Σετάκη και Πάνος Σακκάς ίδρυσαν το 2015 στο Ρότερνταμ το γραφείο έρευνας και σχεδιασμού «The New Raw».

Οπως λένε οι ίδιοι:

«Οι δραστηριότητες του The New Raw αποσκοπούν στην ανάδειξη ενός νέου τρόπου σκέψης με τη δημιουργία προϊόντων που αντικατοπτρίζουν τις αρχές της κυκλικής οικονομίας, μέσα από τον σχεδιασμό, τη χρήση νέων τεχνολογιών και την επαναχρησιμοποίηση υλικών. Από την αρχή, η έρευνα του The New Raw έχει επικεντρωθεί στην ανακύκλωση πλαστικών απορριμμάτων με τη χρήση τρισδιάστατης εκτύπωσης.  Μέχρι σήμερα τα ολοκληρωμένα έργα μας αφορούν, μεταξύ άλλων, την έρευνα και την ευαισθητοποίηση σχετικά με τη ρύπανση από θαλάσσια και αστικά πλαστικά, τη μελέτη συστημάτων κυκλικής οικονομίας, την τοπική κατασκευή σε προσφυγικά κέντρα και την αποκεντρωμένη ανακύκλωση και παραγωγή στα ελληνικά νησιά. Είτε πρόκειται για ανάθεση από εξωτερικούς συνεργάτες, είτε για ερευνητικό πρόγραμμα, το The New Raw αναζητά καλύτερους τρόπους εφαρμογής ιδεών κυκλικής οικονομίας, διευρύνοντας τα όρια της τεχνολογικής και κοινωνικής καινοτομίας.  Ως αποτέλεσμα, οι συνεργασίες μας περιλαμβάνουν οργανισμούς και ιδρύματα όπως το Ινστιτούτο AMS, το Τεχνικό Πανεπιστήμιο του Delft, το Ινστιτούτο Σχεδιασμού του Χονγκ Κονγκ, ο Δήμος του Αμστερνταμ κ.ά.».