خبر کامل
انقلاب در چاپ سه‌بعدی: ساخت مدل‌های واقعی بدن انسان با یک ماده ارزان
پیشرفت خیره‌کننده در چاپ سه‌بعدی: ساخت مدل‌های واقعی بدن انسان با یک ماده
پژوهشگران آمریکایی با ابداع روشی نوین در چاپ سه‌بعدی، موفق به تولید مدلی بسیار واقعی از دست انسان شده‌اند. این دستاورد که تنها با استفاده از یک ماده ارزان و در دسترس محقق شده است، پتانسیل ایجاد تحولی عمیق در آموزش پزشکی و طراحی مواد پیشرفته را دارد.
فناوری CRAFT: انقلابی در تولید مواد سه‌بعدی
این فناوری جدید که با نام «تنظیم بلورینگی در ساخت افزایشی ترموپلاستیک‌ها» (CRAFT) شناخته می‌شود، امکان ساخت اشیای سه‌بعدی با ویژگی‌های مکانیکی و نوری کاملاً متفاوت را در مقیاس پیکسلی فراهم می‌کند. نکته قابل توجه این است که تمامی این تغییرات تنها با یک ماده اولیه قابل دستیابی است.
این روش توسط تیمی از پژوهشگران دانشگاه تگزاس در آستین و با همکاری آزمایشگاه‌های ملی سندیا توسعه یافته است. در قلب این فناوری، یک رزین مایع ارزان‌قیمت به نام سیکلو‌اوکتن قرار دارد که با تغییر شدت نور در فرآیند چاپ، به ماده‌ای با رفتارهای کاملاً متفاوت تبدیل می‌شود.
زک پیج، استاد شیمی دانشگاه تگزاس، در این باره می‌گوید: «پژوهشگران می‌توانند با کنترل نظم مولکولی ماده در فضای سه‌بعدی، خواص مکانیکی و نوری آن را به‌طور کامل تغییر دهند. جذابیت اصلی این روش، سادگی و کم‌هزینه بودن آن است؛ چرا که همه این تغییرات تنها با تنظیم شدت نور انجام می‌شود.»
در روش CRAFT، الگوهای نوری با شدت‌های متفاوت از طریق یک چاپگر سه‌بعدی تجاری به رزین تابانده می‌شوند. این فرآیند باعث می‌شود بخش‌هایی از یک قطعه، سخت و شفاف باشند، در حالی که قسمت‌های مجاور آن نرم و مات باقی بمانند؛ آن هم در قالب یک جسم یکپارچه و بدون نیاز به اتصال چند ماده.
کاربردهای پزشکی: شبیه‌سازی دقیق آناتومی انسان
یکی از مهم‌ترین و تاثیرگذارترین کاربردهای این فناوری در حوزه آموزش پزشکی است. در حال حاضر، دانشجویان پزشکی برای تمرین جراحی‌های پیچیده عمدتاً به اجساد انسانی متکی هستند. این منابع علاوه بر پرهزینه بودن و محدودیت دسترسی، از نظر اخلاقی نیز چالش‌برانگیزند. گزینه‌های جایگزین مانند مدل‌های پلاستیکی نیز شباهت چندانی به بافت واقعی بدن انسان ندارند.
فناوری CRAFT می‌تواند جایگزینی پیشرفته و کارآمد برای کالبدهای آموزشی باشد. این روش قادر است ارتباطات پیچیده میان استخوان، رباط، تاندون و عضله را در یک مدل واحد شبیه‌سازی کند. پژوهشگران با استفاده از این تکنیک، موفق به چاپ یک دست انسان شده‌اند که بافت‌های مختلف آن، از پوست و تاندون گرفته تا استخوان، تنها با یک ماده و با تنظیم دقیق خواص فیزیکی بازآفرینی شده‌اند.
برخلاف چاپگرهای سه‌بعدی پیشرفته کنونی که معمولاً در اتصال چند ماده مختلف با مشکل مواجه شده و منجر به ضعف ساختاری در محل اتصال‌ها می‌شوند، CRAFT گذارهای نرم و طبیعی میان بخش‌های مختلف ایجاد می‌کند؛ گذارهایی که کاملاً مشابه آنچه در بافت واقعی بدن انسان وجود دارد، عمل می‌کنند.
فراتر از پزشکی: مواد پیشرفته الهام‌گرفته از طبیعت
علاوه بر حوزه پزشکی، این فناوری قابلیت تولید مواد الهام‌گرفته از طبیعت را نیز دارد. این مواد می‌توانند ضربه و ارتعاش را به طور موثری جذب کنند و برای کاربردهایی مانند کلاه ایمنی، زره‌های محافظ و عایق‌های صوتی بسیار مناسب باشند. همان‌طور که در طبیعت ترکیب لایه‌های سخت و نرم باعث افزایش مقاومت می‌شود، CRAFT نیز همین اصل را در مواد مصنوعی پیاده‌سازی می‌کند.
مزایای اقتصادی و زیست‌محیطی
از نظر اقتصادی نیز این روش مزیت قابل‌توجهی دارد. CRAFT با چاپگرهای سه‌بعدی مبتنی بر فناوری DLP یا LCD سازگار است؛ چاپگرهایی که جزو ارزان‌ترین نمونه‌های موجود در بازار محسوب می‌شوند و قیمت آنها می‌تواند کمتر از هزار دلار باشد.
اگرچه این مواد به طور کامل قابل بازیافت نیستند، اما امکان ذوب یا حل‌کردن آنها در حلال و استفاده مجدد وجود دارد. این ویژگی به کاهش ضایعات و افزایش پایداری زیست‌محیطی کمک شایانی می‌کند.
انتشار نتایج پژوهش
نتایج این پژوهش مهم در تاریخ ۲۹ ژانویه ۲۰۲۶ در نشریه معتبر Science منتشر شده است، که نشان‌دهنده اهمیت و اعتبار علمی این دستاورد است.
درباره هوش‌مصنوعی دست‌اول:
تمامی اخبار دست‌اول توسط دستیار هوش مصنوعی «هوشنگ» پردازش، صحت‌سنجی، خلاصه و بازنویسی شده است. هوشنگ هر روز با داده‌های جدید آموزش داده می‌شود و با نظارت دقیق انسانی و سردبیری دست‌اول در حال بهتر شدن است.
شما می‌توانید از چت‌بات و سایر ابزارهای هوشنگ به صورت رایگان استفاده کنید.
