Ερευνητές του University of Minnesota χρησιμοποίησαν έναν ειδικά τροποποιημένο 3D εκτυπωτή χαμηλού κόστους για να εκτυπώσουν ηλεκτρονικά πάνω σε ένα πραγματικό ανθρώπινο χέρι για πρώτη φορά.
Η τεχνολογία αυτή θα μπορούσε να χρησιμοποιηθεί από στρατιώτες σε πεδία μάχης για την εκτύπωση προσωρινών αισθητήρων στο σώμα οι οποίοι θα μπορούν να εντοπίζουν χημικούς ή βιολογικούς παράγοντες, ή ηλιακούς συλλέκτες για τη φόρτιση ηλεκτρονικών συσκευών.
Επίσης, οι ερευνητές ήταν σε θέση να εκτυπώσουν επιτυχώς κύτταρα πάνω σε τραύμα στην επιδερμίδα ποντικού. Η τεχνική αυτή θα μπορούσε να οδηγήσει σε νέες ιατρικές μεθόδους για αποθεραπεία τραυμάτων και άμεση εκτύπωση τμημάτων ιστού για δερματικές παθήσεις.
Η συγκεκριμένη μελέτη δημοσιεύτηκε στο Advanced Materials. «Χαιρόμαστε πολύ για τις δυνατότητες αυτής της νέας, τεχνολογίας 3D-printing χρησιμοποιώντας έναν φορητό, ελαφρύ εκτυπωτή που κοστίζει λιγότερο από 400 δολάρια» είπε ο Μάικλ ΜακΑλπάιν, επικεφαλής συντάκτης της έρευνας. «Φανταζόμαστε πως ένας στρατιώτης θα μπορούσε να βγάλει τον εκτυπωτή αυτόν από ένα σακίδιο και να εκτυπώσει έναν χημικό αισθητήρα ή άλλα ηλεκτρονικά που χρειάζεται, απευθείας στο δέρμα. Θα ήταν σαν ένας “ελβετικός σουγιάς” του μέλλοντος με όλα όσα χρειάζονται σε ένα φορητό εργαλείο 3D printing».
Μία από τις βασικές καινοτομίες αυτής της νέας τεχνικής 3D printing είναι πως αυτός ο εκτυπωτής μπορεί να προσαρμόζεται σε μικρές κινήσεις του σώματος κατά την εκτύπωση. Προσωρινά σημάδια τοποθετούνται στο δέρμα, το οποίο σαρώνεται. Ο εκτυπωτής χρησιμοποιεί computer vision για να προσαρμόζεται σε κινήσεις σε πραγματικό χρόνο.
«Ανεξαρτήτως του πόσο πολύ προσπαθεί κάποιος να μείνει ακίνητος ενώ χρησιμοποιεί τον εκτυπωτή στο δέρμα, κινείται ελαφρώς και το κάθε χέρι είναι διαφορετικό» λέει ο ΜακΑλπάιν. «Αυτός ο εκτυπωτήσε μπορεί να παρακολουθεί το χέρι χρησιμοποιώντας τα σημάδια και να προσαρμόζεται σε πραγματικό χρόνο στις κινήσεις και το σχήμα του χεριού, οπότε η εκτύπωση των ηλεκτρονικών κρατά το σχήμα των κυκλωμάτων».
Ένα άλλο ξεχωριστό χαρακτηριστικό της τεχνικής είναι η χρήση μιας ειδικής μελάνης από νιφάδες ασημιού που μπορεί να στεγνώνει και να είναι αγώγιμη σε θερμοκρασία δωματίου. Η μελάνη αυτή διαφέρει από άλλες αντίστοιχες μελάνες 3D-printing που χρειάζονται υψηλές θερμοκρασίες και θα έκαιγαν το χέρι.
Όσον αφορά στην αφαίρεση των ηλεκτρονικών, γίνεται απλά με ένα ξεφλούδισμα με τσιμπίδα ή με ξέπλυμα με νερό. Επίσης, η τεχνική αυτή ανοίγει τον δρόμο και για άλλες δυνατότητες, όπως η εκτύπωση κυττάρων για άτομα με δερματικές παθήσεις: Σε δοκιμή που έγινε χρησιμοποιήθηκε επιτυχώς μια «βιο-μελάνη» για την εκτύπωση κυττάρων σε τραύμα στο δέρμα ποντικιού, κάτι που θα μπορούσε να οδηγήσει σε προηγμένες θεραπείες για αυτούς που πάσχουν από ασθένειες στο δέρμα.
Η τεχνολογία αυτή θα μπορούσε να χρησιμοποιηθεί από στρατιώτες σε πεδία μάχης για την εκτύπωση προσωρινών αισθητήρων στο σώμα οι οποίοι θα μπορούν να εντοπίζουν χημικούς ή βιολογικούς παράγοντες, ή ηλιακούς συλλέκτες για τη φόρτιση ηλεκτρονικών συσκευών.
Επίσης, οι ερευνητές ήταν σε θέση να εκτυπώσουν επιτυχώς κύτταρα πάνω σε τραύμα στην επιδερμίδα ποντικού. Η τεχνική αυτή θα μπορούσε να οδηγήσει σε νέες ιατρικές μεθόδους για αποθεραπεία τραυμάτων και άμεση εκτύπωση τμημάτων ιστού για δερματικές παθήσεις.
Η συγκεκριμένη μελέτη δημοσιεύτηκε στο Advanced Materials. «Χαιρόμαστε πολύ για τις δυνατότητες αυτής της νέας, τεχνολογίας 3D-printing χρησιμοποιώντας έναν φορητό, ελαφρύ εκτυπωτή που κοστίζει λιγότερο από 400 δολάρια» είπε ο Μάικλ ΜακΑλπάιν, επικεφαλής συντάκτης της έρευνας. «Φανταζόμαστε πως ένας στρατιώτης θα μπορούσε να βγάλει τον εκτυπωτή αυτόν από ένα σακίδιο και να εκτυπώσει έναν χημικό αισθητήρα ή άλλα ηλεκτρονικά που χρειάζεται, απευθείας στο δέρμα. Θα ήταν σαν ένας “ελβετικός σουγιάς” του μέλλοντος με όλα όσα χρειάζονται σε ένα φορητό εργαλείο 3D printing».
Μία από τις βασικές καινοτομίες αυτής της νέας τεχνικής 3D printing είναι πως αυτός ο εκτυπωτής μπορεί να προσαρμόζεται σε μικρές κινήσεις του σώματος κατά την εκτύπωση. Προσωρινά σημάδια τοποθετούνται στο δέρμα, το οποίο σαρώνεται. Ο εκτυπωτής χρησιμοποιεί computer vision για να προσαρμόζεται σε κινήσεις σε πραγματικό χρόνο.
«Ανεξαρτήτως του πόσο πολύ προσπαθεί κάποιος να μείνει ακίνητος ενώ χρησιμοποιεί τον εκτυπωτή στο δέρμα, κινείται ελαφρώς και το κάθε χέρι είναι διαφορετικό» λέει ο ΜακΑλπάιν. «Αυτός ο εκτυπωτήσε μπορεί να παρακολουθεί το χέρι χρησιμοποιώντας τα σημάδια και να προσαρμόζεται σε πραγματικό χρόνο στις κινήσεις και το σχήμα του χεριού, οπότε η εκτύπωση των ηλεκτρονικών κρατά το σχήμα των κυκλωμάτων».
Ένα άλλο ξεχωριστό χαρακτηριστικό της τεχνικής είναι η χρήση μιας ειδικής μελάνης από νιφάδες ασημιού που μπορεί να στεγνώνει και να είναι αγώγιμη σε θερμοκρασία δωματίου. Η μελάνη αυτή διαφέρει από άλλες αντίστοιχες μελάνες 3D-printing που χρειάζονται υψηλές θερμοκρασίες και θα έκαιγαν το χέρι.
Όσον αφορά στην αφαίρεση των ηλεκτρονικών, γίνεται απλά με ένα ξεφλούδισμα με τσιμπίδα ή με ξέπλυμα με νερό. Επίσης, η τεχνική αυτή ανοίγει τον δρόμο και για άλλες δυνατότητες, όπως η εκτύπωση κυττάρων για άτομα με δερματικές παθήσεις: Σε δοκιμή που έγινε χρησιμοποιήθηκε επιτυχώς μια «βιο-μελάνη» για την εκτύπωση κυττάρων σε τραύμα στο δέρμα ποντικιού, κάτι που θα μπορούσε να οδηγήσει σε προηγμένες θεραπείες για αυτούς που πάσχουν από ασθένειες στο δέρμα.
