Introduktion
3D-utskrift är inte nytt för 2017, men i år pressade forskarna gränserna för den till synes sci-fi-tekniken, tryckte föremål som krävde intrikata detaljer - till exempel en naturtro modell av en nyfödd och en mikroskopisk kamera - samt föremål gjorda med material som kan låta överraskande, inklusive ost och glas.
Läs vidare för en sammanfattning av de coolaste och mest kulaste sakerna som 3D-tryckts 2017.
En valpmask
En fyra månader gammal Staffordshire bull terrier valp blev den första patienten som använde en ny 3D-tryckt mask för att hjälpa till med återhämtning från allvarliga ansiktsskador. Valpens högra kindben och käkben samt hennes temporomandibulara led (lederna som kopplar käkbenet till skallen) sprickades när en annan hund attackerade henne.
Valpen, som heter Loca, hade tur att den anlände till University of California Davis School of Veterinary Medicine, där veterinärer vid universitetet hade samarbetat med kollegor från UC Davis College of Engineering för att utveckla "Exo-K9 Exoskeleton" -mask för hundar . Loca var den perfekta patienten att testa tekniken på.
Först skannade ingenjörer Locas skalle för att designa en skräddarsydd mask, som sedan trycktes med en 3D-skrivare. Masken höll Locas sprickade ansiktsben på plats på samma sätt som en gjutning håller sprickade arm- eller benben. Inom en månad kunde valpen äta hårt kibble, och en 3-månaders checkup visade att den temporomandibulara leden läkade som förväntat.
Mus äggstockar
En kvinnlig mus utrustad med 3D-tryckta äggstockar födde friska valpar i ett experiment som genomfördes vid Northwestern University Feinberg School of Medicine i Chicago.
Resultatet hyllades som ett genombrott, eftersom det en dag kan leda till nya sätt att behandla infertilitet hos människor, men mycket mer forskning behövs. Det kan vara särskilt användbart för kvinnor vars äggstockar har skadats på grund av cancerbehandling, säger forskarna.
Med hjälp av 3D-trycktekniken skapade forskarna ett utarbetat poröst ställning av gelatin. (Gelatin är en typ av kollagen, ett naturligt protein som finns i människokroppen i stora mängder.) Strukturen befolkades sedan med äggstocksceller från en annan mus. Forskarna testade olika former av porer innan de landade på den speciella formen som gav rätt mängd stöd till äggstockscellerna.
Experimentet var en framgång: De implanterade cellerna började bete sig som celler i naturliga friska äggstockar, och så småningom producerade hormoner som driver musens reproduktionscykel. och gör det möjligt att bli gravid.
Ett bostadshus
Det första 3D-tryckta bostadshuset byggdes på mindre än 24 timmar i förorts till Moskva i mars. Väggarna i det studioliknande 400 kvadratmeter stora huset trycktes med en mobil konstruktion 3D-skrivare utvecklad av Moskva-huvudkontoret startande Apis Cor.
Istället för att skriva ut enskilda betongpaneler som senare skulle manuellt monteras, tryckte 3D-skrivaren väggarna och partitionerna som en helt ansluten struktur, vilket möjliggör husets ovanliga runda form.
Taket, dörrarna och fönstren var de enda komponenterna som sedan måste installeras av mänskliga arbetare. Prototyphuset kostade cirka 10 1334 dollar, eller $ 25 per kvadratfot ($ 275 per kvadratmeter). Enligt de utvecklare var de dyraste komponenterna fönster och dörrar.
Företaget anser att 3D-utskrift skulle kunna göra konstruktionen inte bara betydligt snabbare utan också mer miljövänlig.
Hus av glas
Glas, ett material som användes av mänskligheten sedan forntida Egypten, har länge motstått 3D-tryckning. Detta beror på att materialet måste värmas upp till extremt höga temperaturer upp till 1 832 grader Fahrenheit (1 000 grader Celsius) för att bearbetas. Även om det finns komplexa industriella 3D-skrivare som kan värma upp material till mycket höga temperaturer med lasrar, när de används på glas, var den resulterande produkten ganska kurs och oanvändbar.
Forskare från Tysklands Karlsruhe Tekniska Högskola i Eggenstein-Leopoldshafen löste problemet med en ny teknik som gör det möjligt att skapa komplexa glasstrukturer med en konventionell 3D-skrivare - utan laseruppvärmning.
Som utgångsmaterial använde ingenjörerna så kallade flytande glas - en blandning av nanopartiklar av kiseldioxid, materialglaset är tillverkat av - dispergerat i en akryllösning. Ett föremål är 3D-tryckt och exponeras sedan för UV-ljus, som härdar materialet till ett slags plast som akrylglas. Därefter värms föremålet till cirka 2 372 grader F (1300 grader C), brinner bort plasten och smälter kiseldioxid-nanopartiklarna samman till en slät, transparent glasstruktur.
Ost
Till skillnad från glas kan ost smälta lätt. Så det är inte en överraskning att forskare såg mejeriprodukten som en idealisk kandidat för 3D-tryckningsexperiment med mat.
Ett team av forskare från School of Food and Nutritional Sciences vid University College Cork i Irland använde en blandning som liknar den som användes för att tillverka bearbetad ost och sprutade den genom ett munstycke i en 3D-skrivare för att skapa en "ny" bearbetad typ ost.
Blandningen upphettades till 167 grader Fahrenheit (75 grader Celsius) i 12 minuter och kördes sedan genom 3D-skrivaren med två olika extruderingshastigheter. (Strängsprutningshastigheten är hastigheten med vilken skrivaren skjuter ut den smälta osten genom sprutan.)
Bearbetad ost innehåller en blandning av ingredienser, inklusive emulgeringsmedel, mättade vegetabiliska oljor, extra salt, matfärg, vassle och socker. Det kanske inte är exakt den hälsosamma typen av ost, så det är inte klart om den nya behandlingen skulle få en näringsläkares godkännande.
Fortfarande, från forskarnas perspektiv, var den 3D-tryckta osten en framgång. Det var 45 till 49 procent mjukare än obehandlad bearbetad ost, lite mörkare i färg, lite fjädrande och mer flytande när den smälts. Studien gav inga slutsatser om smak.
Livsaktiga babydukar
Spädbarn som känns som riktiga har 3D-tryckts av holländska forskare, som hoppas kunna förbättra träningsmetoderna för läkare som arbetar med nyfödda.
Babydukarna som för närvarande används för läkarnas utbildning är för mekaniska och ger inte den verkliga känslan av att behandla ett bräckligt spädbarn, berättade huvudforskaren Mark Thielen, en medicinsk designingenjör vid Eindhoven University of Technology i Nederländerna, Live Science i mars.
3D-utskrift möjliggjorde Thielen och hans team att skapa anatomiskt noggranna manikiner som inkluderar realistiska inre organ. För att uppnå högsta noggrannhetsnivå använde forskarna MR-skanningar av nyfödda organ som sedan trycktes ut med en hög detaljnivå. Till exempel skulle ett 3D-tryckt hjärta innehålla detaljerade, fungerande ventiler. Manikinerna har till och med blodliknande vätska som cirkulerar i sina vener.
Målet är att tillhandahålla en hög nivå av realistisk taktil feedback när man utför kliniska insatser på manikiner, sa Thielen. Med andra ord, när kirurgerna flyttar en del av manikin eller utövar tryck på ett visst område, känns det och rör sig som det verkliga.
Ögon
3D-tryckta ögon har skapats av holländska forskare som kan hjälpa barn som är födda utan korrekt utvecklade ögon ser relativt normala ut. Tyvärr ger de 3D-tryckta ögonproteserna inte barnen möjlighet att se.
Cirka 30 av 10000 barn föds med tillstånd som kallas mikroftalmi och anoftalmi, vilket innebär att deras ögon antingen helt saknas eller underutvecklas. Som ett resultat av deras ögonuttag saknar det strukturella stöd de behöver för barnens ansikten att utvecklas på ett normalt sätt.
Om en vuxen tappar ögat får de permanent ögonprotes. Detta är dock inte möjligt för barn som växer väldigt snabbt, särskilt inte under de första månaderna och åren av deras liv.
3D-utskrift av tillfälliga stödjande strukturer, så kallade konformer, kan göras snabbt, billigt och i en rad mycket exakta storlekar, säger forskarna.
Detta är oerhört viktigt, utan att ögat, benet runt hylsan saknar korrekt stimulering och ansiktet inte utvecklar naturliga proportioner.
Konformarna har redan testats på en liten grupp av fem barn från och med maj.
En klättringsrobot
En robot med mjuka gummiaktiga 3D-tryckta ben demonstrerade dess fantastiska förmågor att erövra grov terräng, en uppgift som vanligtvis förlamar traditionella robotar.
Ingenjörer från University of California, San Diego, designade robotens ben digitalt och modellerade dess prestanda och beteende i olika situationer - till exempel på en mjuk, sandig yta, i trånga utrymmen eller när man klättrar över klipporna.
De valde så småningom en design som bestod av tre anslutna spiralliknande rör som är ihåliga inuti och tillverkade av en kombination av mjuka och styva material.
När de tar ett steg testar benen den omgivande terrängen och justeras sedan omedelbart genom kolvar som blåser upp i en viss ordning och bestämmer robotens gång.
Nyheten i designen är enligt ingenjörerna det faktum att robotens ben kan böjas i alla möjliga riktningar.
"Skratt"
Den första konstverk som någonsin skapades i rymden i februari i år med en 3D-skrivare ombord på den internationella rymdstationen.
Konstverket representerar mänskligt skratt och skapades i ett samarbete mellan den israeliska konstnären Eyal Gever och det Kalifornienbaserade företaget Made In Space som en del av projektet som heter #Laugh.
Rymdentusiaster uppmanades att delta i skapandet av rymdkonststycket via en app som fångar användarnas skratt och förvandlar den till en digital 3D-modell som liknar en stjärna.
Mer än 100 000 personer bidrog med skrattet till projektet, som startade i december 2016. App-användare valde sedan den bästa skrattstjärnan, som var baserad på skrattet från Naughia Jane Stanko från Las Vegas. Designen strålades därefter till ISS och 3D-tryckt på en maskin som vanligtvis används för att tillverka reservdelar.
Micro-kamera
En mikrokamera som kan användas på miniatyrdrönare och robotar eller kirurgiska endoskop skapades av tyska forskare med hjälp av 3D-tryckning.
Kameran ger ögonögon - förmågan att se avlägsna föremål tydligt samtidigt som man är medveten om vad som händer i perifert syn.
För att skapa enheten tryckte ingenjörer från Institute of Technical Optics vid University of Stuttgart i Tyskland kluster av fyra linser på ett bildavkännande chip med en teknik som kallas femtosecond laserskrivning.
Miniatyrlinserna sträcker sig från brett till smalt och från låg till hög upplösning. Denna struktur gör det möjligt att kombinera bilder till en tjur-ögonform med en skarp bild i mitten, liknande hur örnar ser.
De fyra linserna kan skalas ned till så små som 300 mikrometer vid 300 mikrometer (0,012 tum, eller 0,03 centimeter, på varje sida), ungefär storleken på ett sandkorn. Men forskarna säger att de kanske kan göra enheten ännu mindre i framtiden när mindre chips blir tillgängliga.
