Стернальный имплантат, охлаждающие кубы и новый AM-центр в Мичигане: дайджест событий
В этом выпуске новостей аддитивных технологий — запуск центра передового опыта в Мичигане, сложная реконструкция грудной клетки израильскими хирургами и керамическая стена для борьбы с городской жарой. Каждая из этих историй показывает, как 3D-печать выходит за пределы прототипирования и решает реальные производственные и медицинские задачи. Разбираемся в деталях.
Automation Alley и Oakland University открыли центр аддитивного производства
Ускоритель промышленных технологий Automation Alley и Университет Окленда, оба базирующиеся в Мичигане, запустили совместный проект — Advanced Manufacturing Center of Excellence (CoE). Новая площадка объединит отраслевую сеть Automation Alley с инженерными исследованиями и студенческим потенциалом университета. Задача — ускорить внедрение передовых производственных решений за счёт прямого контакта промышленности и науки.
Центр станет новой резиденцией Project DIAMOnD Digital Transformation Center, который последние два года работал в Auburn Hills. Project DIAMOnD — одна из крупнейших распределённых сетей аддитивного производства в США. За время работы сеть выпустила более 50 000 деталей и помогла производителям освоить 3D-печать, повысить устойчивость производства и укрепить локальные цепочки поставок.
На новой площадке компании смогут тестировать оборудование, разрабатывать приложения для аддитивных технологий, получать техническую поддержку и проходить обучение. В планах — исследовательские инициативы, отраслевые партнёрства и программы развития кадров.
«Переезд нашего центра в это здание — больше, чем смена адреса. Мы размещаем распределённую производственную сеть рядом с исследованиями, которые определят следующую эру Smart Product Recipes и металлической аддитивной печати. Здесь исследования превращаются в реальные производственные мощности, позволяя масштабировать то, что уже доказало свою эффективность», — отметил Паван Музумдар, CEO Project DIAMOnD.
Израильские хирурги заменили грудину и рёбра пациентки PEKK-имплантатом
Врачи из больницы Clalit-Beilinson в Израиле столкнулись с редким случаем. У пациентки по имени Хадас, женщины чуть старше двадцати лет, обнаружили опухоль, разрушающую грудину. Изначально её приняли за доброкачественную, но биопсия показала: это BRAF-альтерированная мезенхимальная опухоль — редкая саркома, зафиксированная всего в двадцати случаях по всему миру.
Чтобы удалить новообразование, хирургам пришлось иссечь грудину и прилегающие участки рёбер — фактически «якорь» всей грудной клетки. По словам заведующего торакальной хирургией доктора Юрия Пейсаховича, замена этой области требует высочайшей точности. Поэтому команда выбрала индивидуальный 3D-печатный имплантат, спроектированный под анатомию Хадас.
Изделие напечатали из полиэфиркетонкетона (PEKK). Этот высокопроизводительный материал сочетает гибкость и прочность, приближаясь к свойствам естественной костной ткани. Кроме того, PEKK позволяет окружающим тканям со временем интегрироваться с имплантатом. Операция заняла два часа: за это время врачи удалили поражённую грудину и часть рёбер, а затем восстановили каркас грудной клетки. Сейчас Хадас восстанавливается дома.
«Если реконструкция будет неточной, пострадают и дыхательная механика, и защита сердца с лёгкими. Каждый вдох, кашель или движение создают значительную нагрузку на эту зону, что делает процедуру одной из самых сложных в торакальной хирургии», — объяснил доктор Пейсахович.
«Редкие случаи требуют творческих решений. Сочетание передовых технологий 3D-печати и тесного взаимодействия нескольких хирургических специальностей позволило предложить пациентке решение, которое было недоступно всего несколько лет назад».
Керамическая стена с 3D-печатными кубами охлаждает воздух в Граце
Пока температуры по всему миру бьют рекорды, команда Института архитектуры и медиа Технического университета Граца (TU Graz) предложила энергоэффективную альтернативу кондиционерам. Исследователи разработали кубы из высокопористой керамики, напечатанные на 3D-принтере. Принцип работы основан на испарительном охлаждении: когда вода испаряется, она поглощает тепло из окружающей среды и снижает температуру воздуха.
Кубы печатают из керамической глиняной смеси. Сторона каждого элемента — около 23 сантиметров. Изделия обжигают при низких температурах, чтобы сохранить высокую пористость. Геометрия минимальных поверхностей (TPMS) позволяет использовать минимум материала, одновременно обеспечивая большую площадь поверхности. Вода впитывается в керамику за счёт капиллярных сил, равномерно распределяется и создаёт обширную поверхность испарения, с которой влага непрерывно уходит в воздух.
Эти кубы — более ресурсоэффективная замена энергоёмким системам охлаждения. Они работают на открытом воздухе и внутри помещений. Параллельно команда экспериментирует с биомиметическими материалами: добавляет в глину опилки, грибковые культуры и даже осадок из озера Нойзидлер. Конечная цель — сделать естественное охлаждение доступным в городской среде.
«Этот принцип работает веками — и в глиняных кувшинах, и в традиционных ветровых башнях. Ключевое технологическое преимущество здесь — использование 3D-печати, которая позволяет создавать сложные пористые и функционально оптимизированные геометрии из глиняных смесей. Такие структуры особенно эффективно удерживают воду и, несмотря на малый объём, создают огромную поверхность испарения», — рассказала Милена Ставрич из TU Graz.
«Наша цель — обеспечить охлаждение там, где люди особенно страдают от жары: например, в городах, где деревья иногда не справляются. Для этого мы полагаемся на природные принципы охлаждения, а не на энергоёмкие кондиционеры».
Прототип стены размером два на два метра выставлен на кампусе Neue Technik в Граце, на улице Стремайргассе.
Применение в России и СНГ
Описанные в дайджесте направления напрямую перекликаются с задачами российских производителей. Реконструктивная хирургия с индивидуальными имплантатами — одно из самых зрелых направлений аддитивных технологий в стране. Отечественные клиники и инженерные центры уже работают с PEKK и титановыми сплавами для замещения дефектов грудины, рёбер и челюстно-лицевой области. Сеть распределённого производства, подобная Project DIAMOnD, востребована в машиностроении и авиастроении: российские интеграторы и предприятия накопили опыт в металлической печати и цифровых цепочках поставок — например, российские специалисты уже успешно применяли подобные технологии при SLM-печати форсунок из нержавеющей стали. Керамические испарительные панели — перспективная ниша для южных регионов России и стран Центральной Азии, где проблема перегрева городской среды стоит особенно остро. Развитие таких решений возможно на базе профильных вузов и научных институтов, имеющих доступ к промышленным 3D-принтерам для керамики.