Эти 7 вещей можно напечатать на 3D-принтере

Настоящая еда, живое сердце, экодом из риса и другие полезные «распечатки», которые способны решить мировые проблемы.

1. Человеческие органы

Учёные уже сейчас могут напечатать кожу, почки, ткани печени, сердце и ряд других органов. Правда, пока они обычно меньшего размера, чем реальные, и поэтому пригодны только для клинических испытаний или хирургической практики. Но в перспективе должны серьёзно помочь в борьбе с различными заболеваниями. Например, 3D‑кожу хотят использовать как средство для заживления ран. А полноценные напечатанные сердца или почки смогут сократить очередь на донорские органы и спасти больше жизней: пересадка ежегодно требуется сотням тысяч людей.
3D‑органы создаются из реальных живых клеток: либо из взрослых стволовых, либо из образца, взятого непосредственно у человека. Они играют роль краски, которую головки принтера насаживают на органическую или синтетическую основу. Правильная форма, текстура и слои тканей программируются на основе результатов сканирования — это обеспечивает максимальную точность копии. Главный вызов, который стоит перед учёными сейчас, — найти возможность создавать органы, способные функционировать внутри организма: контактировать с нервной и кровеносной системами и правильно выполнять свои задачи.

2. Кости и хрящи

А вот они уже применяются хирургами в реальной жизни. Например, 3D‑имплантаты используют для замены бедренных костей. Также есть удачные примеры пересадки напечатанных костей черепа и хрящей ушной раковины. Следующим шагом в применении этой технологии может стать замена небольших повреждённых участков прямо внутри человека. Такой метод 3D‑печати, по словам исследователей, позволит ускорить процесс и спасёт в случаях, когда критически важна быстрота реакции, например при лечении рака костей.
3D‑принтеры пригождаются и в стоматологии. Они упрощают процесс создания коронок, мостов и протезов: специалисту не нужно подбирать размеры вручную — модель формируется и отпечатывается на основе снимков ротовой полости. А ещё такие имплантаты можно использовать как временные: это помогает пациентам привыкнуть к новым зубам и убедиться, что они хорошо сидят во рту. Технология безопасна: для печати используют специальные фотополимерные смолы. Они крепкие, долго сохраняют эстетичный оттенок и не раздражают слизистую.

3. Протезы

Рук, ног и других частей тела. За счёт упрощённого процесса производства 3D‑протезы стоят дешевле и создаются быстрее. В стандартной схеме сначала нужно сделать слепок сохранившейся части конечности пациента, затем отлить пробную версию из гипса, после примерить, исправить неточности и только тогда приступать к созданию готового продукта. В 3D‑варианте достаточно собрать мерки, откорректировать модель на экране и распечатать её.
При этом такие протезы необязательно выполняют исключительно косметическую функцию. 3D‑руки с сенсорным управлением, то есть реакцией на сигналы тела, или с вибрационным откликом на касание к предметам уже существуют. Кроме того, распечатанную искусственную конечность после износа проще заменить аналогичной, создав повторно по сохранённому макету.
3D‑протезы могут использоваться не только у людей. Например, в Австралии на принтере создали искусственную ногу для собаки.
Скорость и стоимость производства 3D‑протезов — это шанс для многих детей: обычные варианты слишком быстро оказываются бесполезными из‑за активного роста ребёнка. А напечатанную модель можно создать даже для годовалого пациента, который только осваивает движения: такую разработку уже представили учёные из Университета Линкольна.

4. Еда

Бренды используют 3D‑принтеры для моделирования будущих продуктов или создания необычных форм привычной еды. Креативные возможности подачи используют и в некоторых ресторанах. В 2016 году в Лондоне временно открывалось целое заведение, меню которого полностью состояло из блюд, получаемых с помощью 3D‑технологии.
Но выбор внешнего вида не единственный плюс 3D‑печати еды. За счёт возможности виртуального программирования состава созданные принтером блюда легко подогнать под нужную пищевую ценность: контролировать калорийность, количество белков, жиров, углеводов, клетчатки, витаминов. Это облегчит жизнь людям, находящимся на строгой диете по медицинским показаниям. Также принтер позволит готовить привычную еду, но из бюджетных ингредиентов. Допустим, сформировать филе рыбы из морских водорослей. Это в теории должно помочь в решении проблемы мирового голода.
В перспективе 3D‑принтеры способны сделать рацион этичнее. Например, они позволят отказаться от убийства животных для производства мясных продуктов. Один из альтернативных вариантов здесь создание мяса полностью на основе растительных компонентов.
Другой способ — формировать «чернила» для 3D‑принтера из образца мяса, взятого у животного методом биопсии. Устройство для печати по такой технологии создали в Московском государственном университете пищевых производств (МГУПП). Правда, чтобы 3D‑принтер смог сделать целый стейк из крошечного кусочка ткани, требуется несколько месяцев. Сначала образец культивируют в биореакторе. Когда клеток становится достаточно, приступают к формированию основы — из ингредиентов растительного происхождения. После на неё поочерёдно наносятся животные и растительные «чернила». В итоге у продукта сохраняются и вкус, и текстура.
3D‑принтер МГУПП способен печатать не только мясо, но и, например, шоколад или тесто. Исследователи университета планируют экспериментировать с технологией дальше, чтобы расширить ассортимент продуктов.

5. Одежда и обувь

Вещи, созданные с использованием 3D‑печати, выпускают многие бренды. Например, Nike изготавливала на принтере верхнюю часть кроссовок, а Adidas — межподошву. Сшитые по этой технологии платья голландского дизайнера Айрис ван Херпен регулярно надевают знаменитости. С принтером работает и австрийка Джулия Кёрнер — аксессуары, которые она создала в коллаборации с костюмером Рут Картер, носила Анджела Бассетт в фильме «Чёрная пантера».
3D‑печать в сфере моды расширяет креативные возможности дизайнеров, позволяя получать футуристические формы, которых сложно добиться привычными методами шитья. Однако это не главное преимущество технологии. 3D‑принтер сокращает расход ресурсов: вещь или её элемент сразу появляется в нужном размере — не остаются лишние лоскутки и нитки. К тому же для изготовления 3D‑ткани нужно меньше воды, чем для хлопка, а ещё она может быстро создаваться из вторичных или перерабатываемых материалов. В будущем печать вещей может уничтожить быструю моду, позволив создавать их штучно, идеально подходящими под параметры и запросы клиента.

6. Лабораторные приборы

Напечатанные на принтере приборы за счёт скорости и стоимости производства способны помочь в проведении исследований в бедных странах. Сейчас существует сразу несколько проектов, создающих бюджетные микроскопы для диагностики малярии в Танзании.
3D‑технологии делают науку доступнее и для любителей. Например, австралийские исследователи разработали насадку‑микроскоп для смартфона и выложили файлы в открытый доступ: создать подобное устройство может каждый, у кого есть принтер.

7. Дома

Здания с напечатанными стенами есть по всему миру, в том числе и в России. 3D‑принтеры позволяют возводить дома за несколько суток, при этом сокращают расходы и не требуют участия целой строительной бригады. Крупная спецтехника тоже не нужна — можно работать даже в труднодоступных местах. Сам строительный принтер весит пару тонн, поэтому транспортировать его до точки вполне реально.
3D‑печать расширяет креативные возможности: машина способна напечатать округлые стены, спиралевидные опоры и другие сложные формы. И вариативность строительных материалов в этой технологии большая: в качестве «чернил» могут выступать бетон, песок, вулканический пепел или экоматериалы вроде шелухи риса.
С помощью 3D‑принтеров возводят не только здания, но и другие конструкции, например пешеходные мосты. Пройтись по таким можно, например, в Амстердаме или испанском городе Алькобендасе.