Τρισδιάστατοι Εκτυπωτές Και Εφαρμογές Τους Στην Βιοϊατρική Τεχνολογία

Abstract

Σκοπός της παρούσας διπλωματικής εργασίας είναι η μελέτη της τεχνολογίας των τρισδιάστατων εκτυπωτών, καθώς επίσης και των εφαρμογών που αυτοί θα μπορούσαν να έχουν στην βιοϊατρική τεχνολογία. Η μελέτη επικεντρώθηκε στα υλικά που χρησιμοποιούν οι τρισδιάστατοι εκτυπωτες, καθώς επίσης και στην διαφοροποίηση των προϊόντων ανάλογα με τις απαιτήσεις εκτύπωσης. Στην πρώτη ενότητα του κειμένου που ακολουθεί παρουσιάζεται η εξέλιξη της τρισδιάστατης εκτύπωσης στο πέρασμα των χρόνων, και αναλύεται η μετάβαση από την δισδιάστατη εκτύπωση στην τρισδιάστατη. Παρουσιάζονται επίσης οι τεχνικές τις οποίες χρησιμοποιούν οι τρισδιάστατοι εκτυπωτές μέχρι σήμερα. Τέλος, αναφέρονται οι εφαρμογές που μπορεί να έχουν στην βιοϊατρική τεχνολογία καθώς πέρα από την εκτύπωση δομικών οργάνων, όπως κόκκαλα, χόνδροι κ.α. συμβατών υλικών , έχει επιτευχθεί και η τρισδιάστατη αναπαραγωγή/εκτύπωση ζωτικών οργάνων. Στην δεύτερη εννότητα παρουσιάζεται το μαθηματικό υπόβαθρο πάνω στο οποίο βασίζεται η τεχνολογία των τρισδιάστατων εκτυπωτών. Παρουσιάζεται η μέθοδος ψηφιακής απεικόνισης των αντικειμένων τριών διαστάσεων. Στην συνέχεια εξετάζεται η σχέση που έχουν τα θεωρήματα Fubini, Fubini-Tonelli, Green’s theorem, Stokes theorem, εξισώσεις του Maxwell με την τεχνολογία εκτύπωσης. Επίσης εξετάζονται πιθανές εφαρμογές που αυτά θα μπορούσαν να έχουν για επόμενες τεχνολογίες εκτύπωσης. Τέλος, αναλύονται τα ιδιαίτερα χαρακτηριστικά των οπτικών ινών που μας κάνουν να πιστεύουμε ότι θα μπορούσαν έχουν μεγάλη χρηστική αξία στους τρισδιάστατους εκτυπωτές και βιοεκτυπωτές. Στην Τρίτη ενότητα, έχουμε μία ανάλυση των υλικών που χρησιμοποιούνται από τους τρισδιάστατους εκτυπωτές, καθώς επίσης και των χαρακτηριστικών τους. Εξετάζονται τα βασικά χαρακτηριστικά τους, όπως είναι η ελαστικότητα, ή θραύση, η θερμοκρασία τήξης κ.α., με βάση τα οποία έχουμε την διαφοροποίηση στα αποτελέσματα εκτύπωσης. Στην τελευταία ενότητα, παρουσιάζεται ένας συγκεντρωτικός πίνακας με τα βασικά χαρακτηριστικά των υλικών που αναφέραμε παραπάνω, με βάση τον οποίο μπορούμε να συγκρίνουμε τις δυνατότητες εκτύπωσης που μας δίνει κάθε υλικό. Τέλος γίνεται μία σύγκριση των υλικών σε ότι αφορά το μέγεθος εκτύπωσης, τις ελάχιστες λεπτομέρειες που μπορεί να έχει το αντικείμενο που εκτυπώνεται, το πάχος των τοιχωμάτων καθώς επίσης και την εκκαθάριση.