hirdetés

3D-nyomtatás

Additív gyártással készült ember

A háromdimenziós nyomtatással készült művégtagok látványos elterjedésével csak idő kérdése volt, hogy felmerüljön, készíthetők-e az új technológiával sejtszövetek, egész szervek is, amelyekkel kiválthatók lennének a donorok. 

hirdetés

Itt még nem tartunk ugyan, de a gyorsan fejlődő 3D-nyomtatás a gyártóipar után az egészségügy, az orvostudomány és a gyógyszeripar terén is egyre fontosabb szerephez jut. Ma még elsősorban olyan protézisek készítésére használja az egészségügy a 3D-nyomtatókat, mint a titániumalapú csípőforgó-implantátumok, vagy a műanyag koponya- és ujjcsontpótlások, amelyek a páciensek számára testre szabhatók. A nyomtatott testrészek piaca a 3D-nyomtatás területére szakosodott tanácsadó cég, a Wohlers Associates szerint évi mintegy 30 százalékkal nő az Egyesült Államokban, mérete a milliárddolláros határhoz közelít.

A kutatók azonban olyan megoldásokat is keresnek, amelyekben élő sejteket használhatnak „tintaként” a 3D-nyomtatókban. A módszer már nem csupán laboratóriumi körülmények között működik. A bionyomtatással foglalkozó, kaliforniai Organovo például 3D-nyomtatással előállított májszövetet szállít gyógyszergyáraknak új gyógyszerek teszteléséhez. A cég azt tervezi, hogy olyan sejtszöveteket is előállít majd a technológiával, amelyeket a májkárosodást szenvedett betegek gyógyításában használhatnak.

Egyelőre azonban a szakemberek nem tudják megmondani, mikor lehet majd 3D-nyomtatással teljes belső szerveket, beültethető veséket és májakat előállítani. Mielőtt rátérnénk ennek okára, vegyünk sorra néhány példát az eddig elért eredményekből.

Szövetpótlás bionyomtatással

A +D-nyomtatóval készült Robohand műkéz
A +D-nyomtatóval készült Robohand műkéz
A fémből vagy műanyagból készült, 3D-nyomtatott protézisek már elég széles körben elérhetők a piacon. Az Oxford Performance Materials például olyan műanyagból nyomtatott koponyacsontpótlást, amely stimulálja a csontszövet növekedését, így elősegíti a protézis beilleszkedését az emberi testbe. A cég arc-, kéz- és lábcsontokat is készít ezzel a technológiával.

Egyik előnye a 3D-nyomtatásnak, hogy a testre szabott protézisek előállítását nagyon olcsóvá teheti. Egy műkéz ára például több ezer dollárt is elérhet, ami különösen nagy teher lehet, ha azt egy gyorsan növő gyerek számára gyakran újra kell méretezni. A Robohand műkezet kifejlesztő Jon Schullt ez vezette 2013-ban az e-NABLE-hálózat megalapításához, amelynek 3D-nyomtatóval rendelkező tagjai ingyenesen nyomtatnak művégtagokat a rászorulóknak. A hálózat több ezer tagot számlál, egy műkéz anyagköltsége körülbelül 35 dollár.

Művégtagokat persze nemcsak embereknek, hanem állatoknak is nyomtattak már, a közösségi hálókon nagyon népszerűek az ilyen módon megsegített kutyák, kacsák, teknősök, sasok és más kedvencek fotói.

A Michigani Egyetem kutatói viszont egy légcsőprotézist készítettek 3D-nyomtatással egy csecsemő számára, aki sérült tracheával született. A protézist olyan anyagból nyomtatták, amely fokozatosan feloldódik az emberi szervezetben, ahogyan a légcső begyógyul.

A Princetown Egyetem és a Johns Hopkins Egyetem kutatói pedig egy olyan emberi fület nyomtattak, amely a hallókészüléket is magában foglalja. A protézis többféle anyagból készült, a fül szerkezetét adó állványzatot hidrogélből nyomtatták, ebbe a porcot növesztő sejtek kerültek, a hallókészülék alkatrészeinek nyomtatásához pedig ezüstöt használtak.

Működőképes, beültethető belső szervet azonban még nem sikerült nyomtatni, és a szakemberek egy része kétli, hogy ez valaha is sikerülhet. A belső szervek, mint például a máj vagy a vese, rendkívül összetettek, az egyik legnagyobb kihívást a hajszálerek nyomtatása jelenti, amelyek a tápanyagokat juttatják el a sejtekbe. A cambridge-i Harvard Egyetem kutatói olyan „tintával” kísérleteznek, amely folyékonnyá válik, amikor kihűl. Miután kinyomtatják a belső szerv érrendszerét, a kutatók hagyják kihűlni az anyagot, majd elvezetik a folyadékot, és a hátramaradó csatornákat használják érhálózatként. Mindez azonban még kísérleti körülmények között működik, és a szakemberek többsége úgy véli, rövid távon legalábbis olyan sejtszöveteket tudunk majd előállítani 3D-nyomtatással, amelyeket legfeljebb a meglévő, sérült szervekbe ültethetünk be.

Nyomtatott szervek
Nyomtatott szervek

Életerős piac

A 3D-nyomtatást a Gartner is 2016 stratégiai jelentőségű technológiai trendjei közé sorolta. A piacelemző cég különösen a háromdimenziós nyomtatókban használható anyagok bővülő választékára hívta fel a figyelmet, amelyben a nikkelötvözetek, a szénszálak, az üveg éppúgy megtalálható, mint az elektromos áramot vezető, valamint a gyógyszeriparban és az egészségügyben használatos, szerves anyagok. A szélesebb anyagválaszték mind több szektorban keresetté teszi a 3D-nyomtatást, az autó- és a repülőgépgyártók körében éppúgy, mint az energiaipar, az egészségügy és a hadászat szereplői között. A Gartner szerint a 3D-nyomtatókban használható anyagok mind szélesebb választékának köszönhetően azok szállítása évi 64,1 százalékkal fog nőni 2019-ig, ami a gyártási folyamat és a beszállítói lánc újragondolására fogja késztetni a vállalatokat. A háromdimenziós nyomtatás fejlődése a következő két évtizedben kitart majd, ahogyan a nyomtatók teljesítménye és a többféle anyagból felépülő, kompozit tárgyak előállításának lehetősége is egyre nagyobb lesz.

Az Organovo laborja
Az Organovo laborja

A piacelemző szerint idén közel félmillió (496 475 darab) 3D-nyomtató találhat gazdára, ami 103 százalékkal több, mint a tavaly eladott mennyiség. A Gartner úgy véli, az eladások 100 százalékot meghaladó ütemben fognak nőni 2019-ig – abban az évben a piac mérete már 5,6 millió darab lesz.

– Gyorsan nő a 3D-nyomtatók teljesítménye és a nyomtatásra használható anyagok palettája is mind szélesebb, ezek a körülmények a vállalati és a lakossági piacon is nagy keresletet generálnak – mondta Pete Basiliere, a Gartner alelnöke. – A 3D-nyomtatók tegnap még réspiacot alkottak, amely azonban rövid időn belül globális piaccá szélesedik mindkét szegmensben.

Melyik a befutó?

Többféle technológia alkotja a 3D-nyomtatók piacát, de a legelterjedtebbek az anyagkilökésre épülő eszközök, amelyekből a Gartner szerint tavaly 232 336 darab talált gazdára világszerte – ez a szám a kategóriában található, belépőszintű, olcsó eszközöknek köszönhetően 2019-re meghaladhatja az öt és fél millió darabot.

A 3D-nyomtatók árát nagyban befolyásolja, hogy milyen technológiával működnek. A legdrágábbak közé a lézeres sztereolitográfiai és a szelektív lézeres szinterező eszközök tartoznak. Az ezer dollárnál olcsóbb, illetve az ezer és a két és fél ezer dollár közötti árkategóriába tartozó nyomtatók zöme anyagkilövő technológiát alkalmaz. A Gartner szerint 2019-ben a két és fél ezer dollár alatti árkategória több mint 40 százalékát ezek a nyomtatók teszik majd ki (tavaly ez az arány még 25,5 százalék volt).

A piacelemző azt is hozzátette, hogy a 2500 dollárnál olcsóbb 3D-nyomtatók többségét nem a lakosság vásárolja, hanem az iskolák és az egyetemek. A vállalati piacon a kész végtermék – például alkatrészek – előállítására alkalmas és speciális anyagokkal dolgozó 3D-nyomtatók keresettek, amelyek testre szabott termékek kisszériás vagy egyedi gyártására is használhatók.

Noha a piac néhány szereplője, mint például a 3D Systems mostanában nem a legjobb pénzügyi eredményekről számol be, az International Data Corporation (IDC) is derűsnek látja a piac jövőjét. Az elemzőcég szerint a 3D-nyomtatás piacának mérete a tavalyi 11 milliárd dollárról 2019-re több mint kétszeresére, 26,7 milliárd dollárra nőhet, ami átlagosan évi 27 százalékos bővülésnek felel meg. Az optimista előrejelzés aligha meglepő, mivel naponta hallunk híreket a 3D-nyomtatás új vívmányairól, legyen szó fémek használatáról vagy élő sejtszövetek nyomtatásáról.

– Az autó- és a repülőgépgyártás terén a 3D-nyomtatás már sok éve megkönnyíti a prototípusok és az alkatrészek gyártását, de az utóbbi három évben a technológia gyors elterjedésének lehettünk tanúi – mondta Christopher Chute, a Consumer Insights and Analysis Group alelnöke. – A nyomtatók ára csökken, a használható anyagok palettája egyre szélesebb, így a technológia a lakosság, az oktatási intézmények és az egészségügy számára is mind hozzáférhetőbbé válik.

Ázsia, Nyugat-Európa és az Egyesült Államok alkotja a 3D-nyomtatás legnagyobb piacát – a három régió együttes részesedése 2019-re elérheti a 70 százalékot.

Az elemzőcég szerint a technológia megérett arra, hogy főáramba kerüljön, és a következő években több szektorban és térségben is széles körű elterjedését láthatjuk majd, ahogyan a 3D-nyomtatók egyre nagyobb, pontosabb és részletgazdagabb tárgyakat állítanak elő mind rövidebb idő alatt, és egyre változatosabb anyagokból.

Kis Endre
a szerző cikkei

Share on Tumblr
Ha hozzá kíván szólni, jelentkezzen be!
 
hirdetés

Kiadónk társoldalai

hirdetés