3D-Drucker beginnen Fabriken der Zukunft zu bauen

Zeit: 2017-07-04

LANGSAM, aber sicher taucht die Sohle eines Schuhs aus einer Schale flüssigen Harzes auf, als Excalibur aus dem verzauberten See aufstieg. Und genau wie Excalibur kein gewöhnliches Schwert war, ist dies keine gewöhnliche Sohle. Es ist leicht und flexibel, mit einer komplizierten inneren Struktur, um besser den Fuß des Trägers zu unterstützen. Zusammen mit seinem Solemate wird es eine Reihe von Trainern aus einem neuen Sortiment von Adidas, einem deutschen Sportartikelhersteller, unterstützen.

Adidas beabsichtigt, die 3D-gedruckten Sohlen für die Herstellung von Trainern in zwei neuen, hochautomatisierten Fabriken in Deutschland und Amerika zu verwenden, anstatt sie in den Niedriglohnländern Asiens zu produzieren, die in den letzten Jahren die meisten Trainer-Produktion ausgelagert haben. Das Unternehmen wird somit in der Lage sein, seine Schuhe schneller auf den Markt zu bringen und mit den Modetrends Schritt zu halten. Im Moment kann es Monate dauern, bis ein Design in die Läden kommt. Die neuen Fabriken, die jedes Jahr bis zu 500.000 Paar Turnschuhe produzieren sollen, sollten diese auf eine Woche oder weniger reduzieren.


Der 3D-Druck hat einen langen Weg zurückgelegt. Im Februar 2011, als The Economist eine Geschichte mit dem Titel "Print me a Stradivarius" veröffentlichte, schien die Idee, Objekte zu drucken, noch immer außergewöhnlich. Jetzt ist es gut etabliert. Die additive Fertigung, wie sie technisch bekannt ist, beschleunigt Prototypentwürfe und wird auch verwendet, um kundenspezifische und komplexe Artikel für den tatsächlichen Verkauf herzustellen. Diese reichen von falschen Zähnen über Schmuck bis hin zu Teilen für Autos und Flugzeuge. Der 3D-Druck ist noch nicht allgegenwärtig. Im Allgemeinen bleibt es für die Massenproduktion zu langsam, für einige Anwendungen zu teuer und für andere produziert es Ergebnisse, die nicht dem erforderlichen Standard entsprechen. Aber wie Adidas 'Sohlen zeigen, werden diese Mängel behoben. Es ist nicht dumm zu glauben, dass der 3D-Druck die Fabriken der Zukunft antreibt. Die Technologie muss auch nicht darauf beschränkt sein, Dinge aus diesen Industriezweigen, Metall und Plastik, zu machen. Es ist auch in der Lage, die Reichweite der Produktion in biologische Angelegenheiten zu erweitern.

Addieren Sie es

Es gibt viele Möglichkeiten, etwas in drei Dimensionen zu drucken, aber alle haben eines gemeinsam: Anstatt wie bei einer herkömmlichen Fabrik Objekte zu schneiden, zu bohren und zu fräsen, um Material zu entfernen und die gewünschte Form zu erreichen, beginnt ein 3D-Drucker mit nichts und füge Sachen hinzu. Das Hinzufügen erfolgt gemäß Anweisungen von einem Computerprogramm, das eine virtuelle Darstellung des herzustellenden Objekts enthält, die als eine Folge von dünnen Scheiben gespeichert ist. Diese Scheiben werden als aufeinanderfolgende Materialschichten reproduziert, bis die endgültige Form vollständig ist.

Typischerweise werden die Schichten durch Extrudieren von Filamenten aus geschmolzenem Polymer, durch Tintenstrahldrucken von Material, das in Kartuschen enthalten ist, oder durch Schmelzen von Pulverscheiben mit einem Laser aufgebaut. Adidas 'Sohlen treten jedoch auf eine ganz andere Art und Weise hervor - das ist laut Joseph DeSimone eher das Ergebnis von Chemikern als von Ingenieuren, die darüber nachdenken, wie man Dinge additiv macht. Dr. DeSimone ist der Chef von Carbon, der Firma, die den Drucker herstellt, der die Sohlen herstellt. Er ist Professor für Chemie an der Universität von North Carolina, Chapel Hill.

Einer der frühesten Anwender der additiven Fertigung war die medizinische Industrie. Aus einem guten Grund; Jeder ist anders und sollte daher jede Prothese sein, die sie brauchen könnten. So werden heute Millionen von individuell geformten Zahnimplantaten und Hörgeräteschalen gedruckt, ebenso wie eine wachsende Zahl anderer Geräte wie orthopädische Implantate. Der große Preis besteht jedoch darin, lebendes Gewebe für Transplantationen zu drucken. Obwohl diese Idee noch weitgehend experimentell ist, verwenden mehrere Forschergruppen bereits Bioprinter, um Knorpel, Haut und andere Gewebe herzustellen.

Bioprinters können auf verschiedene Arten arbeiten. Die am einfachsten zu verwendenden Spritzen, um eine Mischung von Zellen und ein Druckmedium zu extrudieren, ist ein Verfahren ähnlich dem, das von einem Desktop-Drucker in Kunststoff verwendet wird. Andere verwenden eine Art von Tintenstrahldruck. Einige medizinische Forscher versuchen eine Form des 3D-Drucks, die laserinduzierte Vorwärtsübertragung genannt wird. Auf dieser ist ein dünner Film auf seiner Unterseite mit dem zu bedruckenden Material beschichtet. Laserimpulse, die auf die obere Oberfläche des Films fokussiert sind, bewirken, dass sich Punkte dieses Materials ablösen und auf einem darunter liegenden Substrat landen. Manchmal braucht die dritte Dimension jedoch eine helfende Hand. Bestimmte Drucker erzwingen daher die gewünschte Form, indem Zellen direkt auf ein vorbereitetetes Gerüst gedruckt werden, das sich auflöst, sobald sich die Zellen ausreichend vermehrt haben, um ihre eigene Form zu behalten.

Anthony Atala und seine Kollegen vom Wake Forest Institut für Regenerative Medizin in North Carolina haben auf diese Weise Ohren, Knochen und Muskeln gedruckt und erfolgreich in Tiere implantiert. Der entscheidende Teil des Prozesses besteht darin, sicherzustellen, dass das gedruckte Gewebe überlebt und sich dann in den Empfänger integriert, wenn es transplantiert wird. Einige Arten von Gewebe, wie Knorpel, sind außerhalb des Körpers leicht zu wachsen. Die Nährstoffzufuhr in das Medium, in dem sie gehalten werden, reicht aus, um sie zu erhalten, und sie tendieren dazu, sich gut zu ernähren, wenn sie in einen lebenden Organismus übertragen werden. Bei komplexeren Strukturen, wie Herz, Leber und Bauchspeicheldrüse, muss die Blutzufuhr jedoch über winzige Zellsplitter hinaus wachsen.

 

Vorherige:Ist die umgekehrte vertikale Drehung für Sie richtig?