Stampare in tre dimensioni

SDF  dall’informazione alla vita: la straordinaria evoluzione della stampante 3D – Pietro Enrico Corsi

BlaBlaLabs lovers-150513Coloro che hanno visto il secondo episodio di Star War “L’Impero colpisce ancora” ricorderanno l’epico duello con le spade al laser tra il giovane Luke e Dart Fener, poi rivelatosi suo padre, che a un certo punto gli trancia di netto la mano destra dall’avambraccio. Portato su un’astronave ospedaliera, il giovane Luke é prontamente dotato di una nuova mano artificiale “su misura” che funziona come la precedente. Allora un fatto simile rientrava ancora nella fantascienza. Oggi é tra le concrete possibilità che ci aspettano nei prossimi dieci anni.

La maggior parte di voi avrà sentito parlare delle stampanti 3D. Credo però che pochi conoscano la versatilità di questo strumento, il numero di settori in cui già è usato, la rivoluzione che vi comporta e che comporterà in generale se, come sembra, si diffonderà capillarmente fino a diventare di uso domestico. In breve per chi non la conoscesse, la stampante 3D utilizza il comune principio dell’apparecchio ink jet  opportunamente modificato per accumulare, sempre guidata con sofisticati programmi dal computer, strati di materiali  diversi in modo da creare oggetti, strutture funzionali, alimenti,  parti similossee al momento metalliche e probabilmente in un futuro non lontano organi e parti complesse del nostro corpo.

Pour cause il Presidente Obama fece una dichiarazione che si sta rivelando profetica su tale tecnologia: ““Rivoluzionerà quasi tutto”.

Una carrellata delle applicazioni più significative già in atto sembrano ben giustificarne l’enunciazione. Iniziamo vedendole in termini di oggettistica semplice prima e funzionalmente complessa poi. Noterete come la capacità del processo di fornire uno o più pezzi “su misura” potrà far sì che alcuni tipi di negozi possano attrezzarsi per soddisfare sofisticate necessità dei consumatori con tempi e costi ben più ragionevoli rispetto alla realizzazione artigianale. Senza escludere la possibilità di un futuro uso domestico.

Un esempio ludico di negozio di “souvenir personali”, è quello presente sulla Ramblas di Barcellona, immaginato e realizzato dai BlaBlaLab.  Serve persone, in particolare turisti, che stando su una piattaforma al centro di tre postazioni Kinect * nella postura che più loro aggrada, vengono da questi  “visti” e poi “scolpiti” da una stampante 3D collegata. In alcuni minuti possono quindi avere tra le mani e mostrare agli amici la statuetta di plastica alta una dozzina di centimetri che li riproduce perfettamente.

0107-gigaom-solar-630x420 SPFBen più sofisticata la “Solar Pocket Factory”, l’applicazione di due giovani inventori che potrebbe avere una notevole diffusione. Shawn Frayne e Alex Hornstein (Honk Kong) si dedicano a costruire micro macchine ecologiche che sfruttino sole e vento. Per questo hanno dimestichezza con i micro pannelli solari che sostituiscono o ricaricano le batterie. Pannelli che hanno trovato costosi, inefficienti e difettosi soprattutto a causa dell’assemblaggio manuale. Per ovviare a tali inconvenienti hanno inventato e costruito appunto la “Solar Pocket factory” che anche utilizzando una stampante 3D modificata e sempre guidata dal computer è in grado di produrre un micro pannello solare ogni 15 secondi.  Con un livello di perfezione ben più elevato e un costo ridotto rispetto alle produzioni attuali e con una capacità produttiva da mezzo a un milione di pezzi l’anno.

La produzione e distribuzione dei medicinali è il soggetto di un’altra applicazione che ne promette un cambiamento sostanziale nel medio e lungo periodo in base alla sperimentazione avviata all’Università di Glasgow. Dove è stato messo a punto un procedimento efficace in termini di tempi e costi grazie all’uso di una stampante 3D per realizzare dei gel personalizzabili. Si tratta di gel a base di polimeri che ospitano e favoriscono le reazioni chimiche. Il professor Lee Cronin, responsabile del team, ritiene che l’evoluzione di tale tecnologia potrà rendere più efficienti ed economici gli aspetti diagnostici e curativi dell’assistenza sanitaria attraverso la capillarità sul territorio di tali strumenti. In primis nei paesi in via di sviluppo, ma anche nel mondo sviluppato dove la stampante 3D domestica fornirà insieme ad oggetti utili anche medicinali. In futuro, sempre secondo il Prof. Lee, si potranno avere dalle app le istruzioni necessarie per ottenere, da elementi chimici comunemente acquistabili, i medicinali personalizzati per il paziente. Semplicemente schiacciando un pulsante.

Altre applicazioni di oggetti si trovano nei campi più vari da quelle utili (biciclette in nylon e su misura), a quelle ludiche (anche giocattoli per adulti), particolari (statuette di nascituri) e purtroppo anche a quelle pericolose (armi). Questa è un’applicazione recentissima realizzata dal gruppo americano Distributed Firearms o Defense che si oppone in modo rigido alle misure restrittive volute da Obama sul possesso delle armi.  Dichiarando aggressivamente di voler divulgare non solo negli Usa  le modalità costruttive della pistola realizzata totalmente in ABS salvo il percussore.  Che può quindi sfuggire ai metal detector.

Vediamo ora le straordinarie potenzialità della stampante 3D nella riproduzione di tessuti organici e strutture similossee e nelle sperimentazioni per la riproduzione di organi del nostro corpo:

La creazione della cartilagine artificiale per risolvere alcuni problemi delle ginocchia. Questa si realizza con l’utilizzo di una base porosa di nanofibre polimeriche, quindi durevole e biologicamente attiva, su cui la stampante 3D deposita strati successivi di gel naturale e di una soluzione di cellule cartilaginee. Tale composto naturale e artificiale, una volta impiantato, sviluppa entro 8 settimane le proprietà e le caratteristiche della cartilagine vera. Merito del team di ricercatori del Wake Forest Institute for Rigenerative Medicine (Texas).

La creazione di carne e cibo. Negli USA la società Modern Meadow, che ha avuto cospicui finanziamenti da investitori di successo, sta sperimentando la fabbricazione di carne (bistecche) mediante il deposito di strati di cellule di tipo diverso in un contesto specifico con stampanti 3D opportunamente adattate. La società si dice convinta di poter raggiungere l’obiettivo fornendo carne “artificiale” dotata delle stesse proprietà nutrienti di quella animale; anche più conveniente economicamente e sostenibile sotto l’aspetto ambientale. Se avesse anche le stesse proprietà organolettiche e quindi di successo, l’ambiente beneficerebbe in modo significativo del recupero  delle risorse forestali, del sostanziale minor uso di quelle acquifere e di minori danni allo strato di ozono.  La creazione di cibo è invece un obbiettivo apparentemente più frivolo di un gruppo di ricercatori della Cornell University e del French Culinary Institute a New York che si propongono di sperimentare gusti innovativi combinando tramite la 3D alimenti diversi anche in forme attraenti.  Si può però ritenere che tali sperimentazioni possano anche favorire la realizzazione di cibi più sani, nutrienti e idonei alle necessità salutistiche degli individui considerati anche per età, etnia, fede religiosa, nelle quantità corrette, etc.

 WFIFRM Bioprinting 150513Un’intera mandibola in titanio è stata realizzata con la tecnologia delle stampanti 3D grazie a un processo complesso con l’utilizzo di laser. Poi rivestita di ceramica, per la prima volta al mondo è stata impiantata nella bocca di una donna affetta da osteomielite progressiva da un’equipe di chirurghi Belgi. La struttura metallica ha attecchito e funzionato perfettamente. Una simile realizzazione ha avuto un notevole rilievo mediatico per la primizia degli eventi coinvolti. Occorre però dire che la produzione di parti metalliche con la tecnologia delle stampanti 3D abbinata in particolare al laser e altri strumenti é ormai ben sviluppata e con il nome di Additive Manufacturing costituisce un processo vincente per complessità e  precisione di realizzazione, velocità  di esecuzione, risparmio di materiale ed economicità complessiva.

La creazione di un rene è il progetto di ricerca in atto al Wake Forest Institute for Rigenerative Medicine che é attuato con l’utilizzo di una stampante 3D opportunamente adattata. Gli scienziati dell’Istituto da tempo sono riusciti a coltivare in laboratorio cellule renali. Queste cellule, distribuite su un supporto  artificiale, una volta impiantate negli animali sono riuscite a formare strutture tipiche del rene e produrre un fluido tipo urina, funzionando essenzialmente come un mini rene. Su tale esito i ricercatori hanno disegnato una stampante 3D capace di rilasciare strati di cellule renali con il biomateriale necessario alla loro coesione per ottenere un prototipo di rene tridimensionale.  Il sistema è ancora in fase sperimentale, ma sotto la guida del modello di rene computerizzato costruito con i dati estratti dalla TAC di un paziente, tale stampante, strato su strato, realizza un prototipo di rene. Trattandosi di  un organo complesso e molto vascolarizzato, ripensamenti e aggiustamenti  progressivi sono necessari ma l’importante è che sembrano far progredire la sperimentazione verso l’obbiettivo.

Da quanto esposto si direbbe proprio che al momento la stampante 3D nelle sue diverse configurazioni è il catalizzatore che dà corpo anche in senso moltiplicatore a una gran parte dei risultati di processi olistici coinvolgenti un numero impressionante di tecnologie, procedimenti, scoperte scientifiche che aprono a  un progresso inimmaginabile solo pochi anni fa. Processi la cui diffusione comporterà probabili e significative modificazioni sociali e culturali.  In senso positivo se supportate non solo dall’indispensabile innalzamento del livello educativo ma anche del senso  di responsabilizzazione e quindi di appartenenza  alla comunità con conseguente serio rispetto della stessa e dell’ambiente in cui vive.

Pietro Corsi

*Kinect- E’ nato come accessorio di Xbox360 per “vedere” i movimenti e trasmetterli alla console.

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Informazioni su Daniela Mainardi

medico vivo e lavoro a Milano
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2 risposte a Stampare in tre dimensioni

  1. Clara Sestilli ha detto:

    Molto interessante. Avevo letto qualcosa a questo proposito su La Repubblica o forse Il Sole 24 h, ma questa ampiezza di ricerche e sperimentazioni riportate nell’articolo è un bel regalo a quanti come me credono nel desiderio e nella volontà di trovare risposte ai problemi della vita. .

    • laurA ha detto:

      Davvero neppure io immaginavo tanto.
      pensavo servissero solo per trasmettere modelli 3D e invece oramai lavorano su materiali di ogni tipo, anche ad uso umano e sanitario.

      se gli umani imparassero ad usare le loro risorse con intelligenza ed altruismo…….

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