Csokinyulat és húsvéti tojást idén még nem lehetett otthon nyomtatni, de jövőre már igen – húsvét után kereskedelmi forgalomba kerül a 3D-s csokoládéprinter. A brit kutatók a prototípust tavaly mutatták be. A University of Exeter szakemberei mostanra tökéletesítették az eszközt, így a csokoládé szerelmesei hamarosan térben – azaz rétegenként – nyomtathatják ki a különleges édességeket – áll a BBC cikkében.

Hasonló 3D printerrel – Nutella-nyomtatóval – Maróy Ákos is kísérletezett már 2008-ban. Mint a hvg.hu kérdésére elmondta, az egyetlen valódi nehézség a csokoládéprinterrel, hogy meg tudják oldani a csokoládé temperálását a folyamat során. A csokolédénak ugyanis hatféle kristályosodási formája van, és ebből csak egyfélét szeretünk: a jól megszokott fényeset. De például nyáron előfordulhat, hogy sötét-világos foltos, porosabb állagú csokit találunk a fóliában. Azért, mert folyékonyra melegedett az édesség, majd az egyik "rossz" kristályosodási formában szilárdult meg megint. Éppen ezért nem könnyű otthon jó csokimázt csinálni a torta tetejére – nehéz a jó kristályosodást elérni.

Az otthoni csokoládé-printernél nyilván azt kellett megoldani, hogy eleve a "jó" kristályosodás induljon el, illetve hogy pontosan állandó hőmérsékleten tudják tartani az alapanyagot a fecskendőben és a tartályban is.

Mint erről egy korábbi cikkünkben beszámoltunk, Maróy Ákosnak volt más 3D printerrel kapcsolatos kísérlete is. Négy éve egy módosított 3D nyomtató segítségével vett rá génmódosított bacilusokat, hogy egy számítógépen megrajzolt képpé rendeződjenek. Az élő anyagból álló dinamikus kijelző létrehozását egy holland pályázat tette lehetővé, a The Arts & Genomics Center leideni központjában kutathatott.

A 3D-s printelési technológiát már több területen, széles körben alkalmazzák. Műanyag és fém tárgyakat ipari mennyiségben is lehet nyomtatni  - de ékszer is készült már így. A 3D nyomtató működési elve szerint tipikusan valamilyen tubusban/fecskendőben van az anyag, amivel nyomtatnak, és ezt egyszerűen 'kinyomja' a nyomtató. Vannak levegőre száradó anyagok, de vannak például fényre keményedők (hasonló a fogtömés anyagához), és vannak például fémporral kevert műanyagok, amikkel akár  mechanikailag terhelhető alkatrészeket lehet gyártani. Sőt, az emberi csont pótlására alkalmas implantátumok vázának elkészítéséhez is használják a technológiát. És a bioprintert még nem is említettük.

A térbeli nyomtatás során az első réteg a hagyományos nyomtatóknál megszokott képet mutatja, de ezt követően rétegről rétegre térben épül fel a tárgy – amely így öntőforma nélkül elkészíthető.

A brit csokoládényomtató nem az első élelmiszer-printer: a Massachusetts Institute of Technology (MIT) is 2011-ben mutatta be hasonló eszköz prototípusát.

Miért juthat eszünkbe a terminátor egy 83 éves hölgyről?

A 3D printer persze ennél sokkal komolyabb célra is használható – a hadiiparban és az orvoslásban is.

A technológiát a hadiparnak szánták eredetileg. Az amerikai DARPA (Defense Advanced Research Projects Agency – Fejlett Védelmi Kutatási Projektek Ügynöksége) és a Z Corp azon dolgozott, hogy ne kelljen egy hadtestnek egy sor előre legyártott alkatrészt magával vinnie, a 3D nyomtatóval majd legyártják, amire szükség van a javításhoz. 

A 3D nyomtatás orvosi alkalmazása kapcsán Magyarországon már 2007-ben is publikáltak szakcikket. Itthon a 3D nyomtatást közvetlenül csontok, szövetek modelljének nyomtatásával műtéti tervezésre, szemléltetésre, valamint orvosi eszközök, implantátumok modelljeinek nyomtatásával makettek összeállításához, illeszkedési kérdések megválaszolásához alkalmazták. Csernátony Zoltán, Novák László, Bognár László, Ruszthi Péter és Manó Sándor a Számítógépes tervezésű cranioplastica. Első hazai eredmények a térbeli nyomtatás orvosi alkalmazásával című tanulmányban írta le az eredményeit.

A 2008 nyarán A 3D nyomtatás technológiájának alkalmazása a cranioplasticában címmel publikált anyagban (Manó Sándor, Novák László, Csernátony Zoltán munkája) olvasható, hogyan állítottak elő virtuális háromdimenziós számítógépes modellekből kézzelfogható, valóságos testet, hoyg pótolják egy páciens koponyacsontjának hiányzó darabját. Alapvetően a koponya szimmetriáját feltételezve tükrözéssel készítették el számítógépen az új alakzatot. Ezt nyomtatták ki a 3D printerrel, majd a formázó testet szilikonnal vonták be, ebből öntőformát készítettek. A beépítendő koponyapótlással geometriailag pontosan egyező, sterilizált üregbe lágy csontcementet préseltek, ami felvéve az üreg alakját a ténylegesen beültetendő pótlássá formálódott a Debreceni Egyetem Biomechanikai Laboratóriumában.  

Manó Sándor okleveles gépészmérnök, a Debreceni Egyetem OEC Ortopédiai Klinika munkatársa azt is elmondta, hogy a kutatásokat azóta is folytatják, előadásokon hallhatóak az újabb eredmények, új szakcikk egyelőre nem született róla. A 3D nyomtatás öntészeti technológiával való kombinálásával egyedi implantátumok és spacerek készítésére ad lehetőséget.

A technika azóta olyan sokat fejlődött, hogy már közvetlenül a páciens csontját helyettesítő implantátum fémvázát is ki lehet nyomtatni. Ahogy ezt megtették belga tudósok – egyedi, titániumvázas alsó állkapcsot kapott segítségükkel egy idős, csontvelőgyulladással kezelt beteg. A 83 éves belga páciens néhány órával a műtét után újra beszélni is tudott. 

Szív, tüdő, máj a nyomtatóból

Sőt, szerves anyag is érkezhet a bionyomtatóból – bár a sejtekből szerveket nyomtató eszköz működési elve nyilván jóval bonyolultabb, mint egy homogén anyagból nyomtató printeré. Az eszköz prototípusát Forgács Gábor biofizikus vezette team készítette el. A nem túl távoli jövőben képesek lesznek az eddig transzplantációra váró páciensek számára új szívet, tüdőt, májat vagy izmot is nyomtatni, amely – mivel a páciens saját sejtjei alapján készül – nem lökődik ki.

Addig is, míg a törvényi szabályozás ezt lehetővé teszi és technikailag is képesek lesznek teljes szerveket előállítani, hatékonyan és etikusan tesztelhetnek például gyógyszereket háromdimenziós emberi májmintákon. A vállalkozás igen ígéretes: egy hónap alatt például hatvan százalékkal nőtt a cég részvényeinek árfolyama.

A  professzor egyébként a University of Missouri kutatója és az Organovo nevű amerikai cég egyik alapítója. A kis, magántulajdonban levő vállalat már bekerült az ötven leginnovatívabb társaság közé a MIT Technology Review listáján – erről a wallstreetdaily is tudósít –, méghozzá olyan óriások mellé, mint az Apple, a Samsung, a Google, az IBM vagy az Intel.

Szép új jövő

A 3D nyomtató lehetőségei határtalanok – a The Register cikke szerint amerikai kutatók egy csoportja nemrég nyert el tízmillió dollárt egy ötéves programra, melynek lényege, hogy lehetővé tennék: bárki otthon tervezzen és készítsen el akár 24 óra alatt személyre szabott robotot, amit aztán speciális központokban, 3D-ben ki is nyomtathat.

Lényeges azonban rámutatni, hogy jelenleg a 3D nyomtatók tipikusan homogén anyagú dolgokat tudnak kinyomtatni. Olyasmit, amiben más-más anyagok kombinációja van, nem, vagy nagyon nehézkesen, mert akkor cserélni kell az 'anyagot', amivel nyomtatunk. Ezért az, hogy például a nyomtató replikálni tudja önmagát, még meglehetősen messze van.