3D Yazıcı ile Üretilen ilk Şoförsüz Otobüs Hizmete Girdi

“Local Motors” şirketinin 3D yazıcı ile imalatını gerçekleştirdiği şoförsüz otobüs” Olli”, Amerika’nın başkenti Washington’da yollara çıktı.

Ulaşımını 3D baskı otobüs ile sağlamak isteyen yolcular, “Uber” benzeri bir akıllı telefon uygulaması ile yerlerini Olli’ye bildiriyor. Olli, yolcuları bulundukları yerden alarak istedikleri yere bırakıyor.

IBM Watson Internet of Things ile işbirliği içerisinde üretilen 12 yolcu taşıma kapasiteli 3D baskı akıllı otobüsün güvenli bir sürüş için 30 sensörü bulunuyor.

3D baskı Otobüs; yolcuların, yol güzergahlarıyla ve turistik mekanların tarihleriyle ilgili sordukları sorulara cevap verebilmesini sağlayan bir zengin veritabanına sahip sistemi de bünyesinde bulunduruyor.

“Geleceğe Yönelik Bir Ulaşım Çözümü”

Local Motors’un kurucusu John B. Rogers Jr. amaçlarının Olli ile uzun dönemde akıllı, güvenli ve istikrarlı bir ulaşım çözümü oluşturmak olduğunu söyledi.

Şirket, yine uzun dönemde dünya çapında yüzlerce mikro fabrika kurarak Olli’nin 3D yazıcı teknolojisi ile seri üretimine başlamayı planlıyor.

Altın ve Gümüş 3D Baskı Nano Duvarlar (nanowalls) Dokunmatik Ekranları Daha Ucuz ve Daha İyi Hale Getirebilecekler

ETH Zürih’ten bir grup araştırmacı, önceden geliştirilmiş olan Nanodrip 3D baskı yöntemini altın veya gümüş nano parçacıklarla kullanarak tabletlerimizde, akıllı telefonlarımızda ve diğer aygıtlarda dokunmatik ekran performansını artırabilecek, 3D baskı için yeni olan ultra ince ‘nano duvarlar’ yöntemini geliştirmişlerdir. 3D baskı süreci, en şeffaf ve iletken elektrotları kullanır ve bu da daha düzgün daha hassas dokunmatik ekran oluşturulmasını sağlar.

Dokunmatik ekranları günlük hayatımızda ATM’lerden akıllı telefonlara kadar çok da farkında olmadan kullanıyoruz. Parmaklarımızı bir uygulama açmak, email göndermek veya bir resim çekmek için kullanmaktayız.

ETH Zürih’in söylediği gibi, dokunmatik ekran teknolojisi iletken bir maddeden yapılmış, üzeri neredeyse görünmeyen nano duvar ile örtülmüş mikroskopik şeffaf elektrotlara dayanmaktadır. Günümüzde en çok kullanılan madde indiyum kalay oksittir. Bu madde yüksek şeffaflık barındırırken (elbette ekranı görmemizi sağlayan özelliği) oldukça düşük iletkenliğe sahiptir.

Araştırmacıların çığır açan gelişmesi nano duvarların altın veya gümüş metal nono parçacıklarla 3D yazdırılabilmesi olmuştur. Böylelikle indium kalay oksitten daha iletken ve şeffaf olabilen daha iyi dokunmatik ekran deneyimini sağlayacaktır.

‘İndium kalay oksit sadece nispeten daha yüksek şeffaflık oranına sahip olduğu ve ince katmanların üretimi iyi araştırıldığı için kullanılmıştır fakat sadece bir dereceye kadar şeffaftırlar’ demiştir ETH de PhD öğrencisi ve araştırma takımı üyelerinden olan Patrik Rohner. Fakat altın ve gümüşün şeffaf olmadığını söyleyebilirsiniz – en azından bizim gördüğümüz kadarıyla. Bu da tam olarak ‘elektrodinamik mürekkep püskürtmeli yazıcı’ olarak da bilinen nano temelli 3D baskı sürecinin devreye girdiği yerdir. Görünüşe şeffaflık kazandırırken, metal maddelerin iletkenliğini koruyabilmek için, araştırmacılar elektrotları 80 ila 500 nano metrik kalınlık arasında değişen ultra ince katmanlara 3D yazdırmışlardır. Ancak, bu da başka bir problemi ortaya koymaktadır:

‘Eğer bu metallerden yapılmış kablolarda hem yüksek şeffaflık hem de iletkenliğe ulaşmak istiyorsanız, hedeflerinizde bir çatışma var demektir’ demiştir ETH termodinamik profesörü ve araştırmanın başkanı Dimos Poulikakos. ‘Altın ve gümüş kabloların kesitsel alanı genişledikçe, iletkenlik artar fakat şebekenin şeffaflığı azalır.’

Bu ikilemi çözmek için, elektrotlar genişliklerinin 3 veya 4 katı uzunlukta olmaları için 3D yazdırılır. Böylelikle kesitsel alanın genişliği artırılırken iletkenlik de artırılır.

Nanodrip 3D baskı süreci 3 yıl önce Poulikakos ve iş arkadaşları tarafından geliştirilmiştir. Esasında bu da ETH Zürih’in dünyanın gelmiş geçmiş yazdırılan, saç telinin içine dahi girebilecek incelikteki renkli resmini ortaya çıkarmalarını sağlayan süreçle aynıdır. Bu süreçte, metal nano parçacıklardan ( bu durumda altın veya gümüş)  yapılan mürekkepler bir çözücü içerisine konulur ve bir elektrik alan yardımıyla küçük damlalar halinde dağıtılır. Çözücü hızlı bir şekilde buharlaşır ve gerisinde de 3D yapısını bırakır.

Bu damlacık 3D sürecinin en büyük avantajı, damlacıkların çözüldükleri açıklıklardan on kat daha küçük olması ve böylelikle de çok çok küçük boyuttaki yapıların yazdırılabilmesine olanak sağlamasıdır. Poulikakos şöyle açıklamıştır; ‘Kapalı bir musluktan suyun damladığını düşünün. Ve başka daha küçük bir damlanın bu damladan düştüğünü düşünün. Biz sadece daha küçük olan damlacığı yazdırıyoruz’.

ETH’nin de raporunda işaret ettiği üzere, 3D baskıda ilk defa dokunmatik nano duvar üretimi yapılmaktadır ve faydaları da açıkça ortadadır. Nano duvarlar sadece indiyum kalay oksitten daha şeffaf olmakla kalmayıp, aynı zamanda daha iletken ve düşük maliyetlidir. Bunun da nedeni indiyum kalay oksit üretiminde yüksek bakımlı temiz oda ortamının sağlanması gerekliliği yatmaktadır. Aksine bu gereklilik altın ve gümüş nano parçacıkları üretimi için söz konusu değildir. Dokunmatik ekranların ve akıllı telefonların kalitesini artırmaya ek olarak, bu 3D basılmış elektrotlar ayrıca yüksek iletkenlikleri veya LCD yerine OLED teknolojisini kullanan kavisli görünümleri sayesinde geniş dokunmatik ekranlara daha iyi uyum sağlamaktadırlar. Başka bir potansiyel kullanım alanı da gene şeffaf elektrotların kullanılabileceği güneş pilleri olabilir. Bu elektrotları daha iletken ve şeffaf yaparak, güneş pilleri daha fazla elektrikten yararlanabilir.

ETH Zürih takımı için bir sonraki adım 3D baskı sürecini yükseltmenin bir yolunu bulmak olacaktır. Böylelikle çoklu üretimi yapılabilecek ve endüstrileştirilebilecektir. Şans eseri, ETH, kendisinden ayrılmış bir şirket olan Scrona (en ince 3D basılmış resmi yapabilen şirket) ile çoktan bunu başarmak için çalışmalara başlamıştır.

EnvisionTEC 3D-Bioplotter ile Yazılmış Karbon-Nanotube-ile-Doldurulmuş Kemik Malzemeli Biobaskı İmplantlar İçin Büyük Ümit Vaat Ediyor

Bir kemiği nasıl 3D yazabilirsiniz? Birkaç yıl önce, araştırmacı olmayan herhangi biri (ve hatta birçok araştırmacı) bu soruyu soruyordu, insanlar bunlara garip bir şekilde bakmış olmalı. Bugün biliyoruz ki, biyolojik parçalara ayrılabilen polimer gibi yeniden emilebilir ve seramik gibi organik olmayan bio-aktif evre malzemesi karışımı ile olabilir.

Complutense de Madrid Üniversitesi (İspanya) Eczacılık Fakültesi profesörlerinden Prof. Maria Vallet-Regi tarafından yürütülen bir araştırma yakınlarda kemik dokusunda 3D elektriksel bir ağ oluşturmak için karbon nanotube eklenirse, kemik hücresi yeniden gelişmesini gerçekten tetikleyebileceğini gösterdi. Bunu kanıtlamak için, EnvisionTEC 3D-Bioplotter® kullandılar ve sonuçları Aveiro Üniversitesi (Portekiz) ile iş birliği yaparak Biomedikal Malzeme Araştırmaları Dergisinde yayınladılar.

Malzeme olarak kullandıkları polimer 3D yazdırılması kolay ve polikabrolakton veya PCL gibi implantların kullanımı için FDA tarafından onaylıdır. Seramik aşaması malzemesi yaygın oluşan kalsiyum bazlı mineral hidroaksipatittir.

 “Bugünlerde kalsiyum fosfatlar, camlar, polimerler kemik yenileyicileri ve bio uyumlu fonksiyonel malzeme olarak doku mühendisliğinde kullanılmaktadırlar, çünkü doğal kemik dokularına çok benzerler.’ demiştir projeden sorumlu Baş Araştırmacı Mercedes Vila. ‘Bu tip malzemeler implant parçalarını elde etmede ve istenilen şekil ve boyuta iskele oluşturmada farklı şekil verme metodlarıyla tasarlanmışlardır.’

‘Karbon nanotubes (veya CNTler) ‘ hasarlı kemik bölgesine implante edildiğinde inşa etme sürecinde bu sitümülasyonun uygulamasına izin veren 3 boyutlu elektirikle yürütülen ağ’ yaratmak için bio yazdırılabilir malzeme karışımlarına eklenmiştir. Bunun nedenini de, Mercedes bana şöyle açıklamıştır, modern tekniklerin dirençli malzemeleri akıllı sistemlerle birleştirme eğilimi, kemik tümleşimi (kemik gelişimi) sürecini hızlandırmak için dıştan gelen uyarıcıya cevap verebilmektedir. Ne olduklarını bilmemeniz durumunda, CNT’s temel olarak bir atom kallın grafen sayfalarının, sadece birkaç nonometre çaplarda uzun flaman oluşturmak için birbirleri üzerine sarılmasıdır.

‘Bu açıdan, elektrikli uyarıcılar mekanik doldurulmuş kemiklerdeki elektrik potansiyellerinin varlığının bulunmasından itibaren keşfedilmektedirler’ diye eklemiştir Mercedes. ‘Adezyon ve ayrışma gibi kimi hücre davranışları elektrikli uyarıcı uygulamasından etkilenebilir. Bu nedenle, doğrudan bir elektrikli uyarıcının yanı sıra malzemenin yüzeyindeki kalıcı değişme oluşumu, pozitif veya negatif, hücrelerin çevresindeki yüklü iyonların etkileşimini artırabilir. Bu da hücredeki metabolik aktivitedeki bir sonraki etki ile protein emilimini düzenleyebilir. Bu yüzden, hücre adezyon ve ayrışmasını kolaylaştırmak için yapılan bio materyal implantasyondan sonra elektrikli uyarıcı kullanımı, sonuç olarak, kemik iyileşmesine yardımcı olması durumu kemik tümleşmesi sürecini hızlandırmak için akıllı bir yaklaşım gibi görünmektedir. 

Bu da basit olarak iletken CNT’s leri bio yazdırılmış polimer ve mineral prostetik kemik implantına ekleyerek, gerçek kemik hücrelerinin yeniden gelişmesini tetikleyebilirsiniz anlamına gelmektedir. Bu tabiki şimdilerde sadece yapay ortamda ve hücresel seviyede olmaktadır fakat yol çok açık. Belki de bu CNT’s lerin bio yazdırılmasındaki en merak edilen yön hiçbir ek zorluk yaratmamıştır çünkü çok incedirler ve herhangi bir havalı şırınga ile kolayca çıkarılabilirler. Komplikasyonların birçoğu CPL ve hidropaksit karışımındaki doğru akışmazlığı bulmakla alakalıdır. 

 “Oda sıcaklığında 3D iskelesinin baskısını almak için direnci korurken şırınga ile çıkarmak için doğru akışmazlığı bulmak karmaşıktı’ diye kabul etmiştir Mercedes. ‘Aynı zamanda, PCL’yi seyreltmek için dikloremetan solüsyonunda sulu harç hazırlanırken, çözelticiyi buharlaştırırken doğru akışmazlığı başarmak gerçekten çok zordu. Dahası PCL ve hidroksipatit CNT’s nin eklenmesiyle beraber karıştırıldığında uygun bir dispersiyona ulaşmak biraz karışık bir zaman almıştır.’

Mercedes ve takımı bio baskının sunduğu olasılıklar için çok hevesliler. Bio seramik bazlı kemik aşılama malzemeleri ve iyenilenebilir dirimsel tıp iskeleleri üzerine çalışıyorlar ve bunlar da polimer bazlı destekler etkili bir şekilde çözülürlerken kemik gelişme hızını arttıracaklardır. Bu araştırmalar ayrıca bio teknik ve anti tümör türlerin, nano parçalar ve biyo teknik uygulamar için bio iletken matrislerin kontrollü çıkışı için bio seramik sistem çalışmalarını ve üretimlerini de içermektedir. Dahası, biyolojik olarak inaktif türlerin, slis porus malzemelerindeki hücre enkapsülasyon, gen terapisi ve transfeksiyonu için mezofor madderler ve organik / inorganik karma malzemelerde salınım sistemleri olarak silis bazlı düzenlenmiş mezofor maddelerin uygulamasında da öncüdürler. 

EnvisionTEC’in 3D-Bioplotter’ ını kullanarak, araştırmalarını farklı bir boyuta çıkarabilmişlerdir ve çok karmaşık çok yönlü 3D yapıları öncesinde bilgisayarda programlanan belirli tasarımları takip etmiştir. ‘Bu da her bir olaya dayalı yüksek değişkenlikteli kemik hasarlarını doldururken kemik yedeklemesi üretmede inanılmaz bir fayda sağlamaktadır’ diye açıklamıştır Mersedes. ‘Bu tekniklerin doku yenilemenin geleceği olduğuna inanıyorum, çünkü hastanın yarasının hesaplanmış tomografi ve magnetik rezonansının anatomik bilgisini alarak işlemeye izin vermektedir. Örneğin, kişisel ve eşsiz bir implant yapılabilir. Ayrıca bu ürünleri geleceğin çözümleri olarak geliştirme ve test etme trendi çoktan var ve bence yakın gelecekte bunları piyasada fazlasıyla göreceğiz’.