科技日報：食品、人間の臓器、ロケット…3Dプリントは多くの分野に広がっている

出典：科技日報

3D 印刷プロセスとは、機械が柔らかい液体または粉末状の材料の連続層を自動的に「印刷」することを指し、印刷された材料はすぐに硬化または融合して 3 次元の固体オブジェクトを形成します。 3D プリント技術は 1980 年代の登場以来、大きな進歩を遂げ、製造、医療、航空宇宙などの分野で広く使用されています。科学者たちは 3D プリント技術を使用して、ロケットや食品を印刷し、さらには人体に直接生物学的材料を 3D プリントしています。

アメリカのビジネス・テクノロジーブログtechdee.comは最近のレポートで、テクノロジーのさらなる発展に伴い、3Dプリンティングは多くの分野で引き続き重要な役割を果たし、その6つの主要な発展傾向は世界に影響を与え、変化をもたらす可能性があると指摘した。

宇宙旅行の様相を変える

NASAは2014年に国際宇宙ステーションに3Dプリンターを送って以来、宇宙での3Dプリント実験を実施しており、3Dプリンターを使用して国際宇宙ステーションに必要なさまざまな物体を製造しています。

ロシアの宇宙飛行士は国際宇宙ステーションで初めて3Dプリンターを使用し、宇宙での作業に必要な部品であるカメラマウントを製造した。

3D プリンターの登場により、宇宙飛行士は地球から「発送」されるのを待たずに、必要な部品やツールを宇宙で直接印刷できるようになりました。

さらに、宇宙の微小重力環境では、3D プリントされた生物臓器や組織は地球上よりも早く効率的に成熟します。科学者たちは、国際宇宙ステーションで 3D プリント技術を使用して人間の臓器を印刷することを望んでいます。

精密医療のニーズに応える

バイオプリンティング技術は世界を変えると期待されています。バイオプリンティングは、3D 印刷技術を使用して人間の組織や臓器などの生物学的構造を作成するものです。この技術はまだ初期段階ですが、「実際の人間のニーズ」に後押しされて、魅力的な見通しを示しています。

将来的には、バイオプリンティングによって臓器提供の必要性がなくなる可能性があります。例えば、昨年6月、米国の再生医療製造会社は、右耳が奇形のまま生まれた20歳の女性が、自身の細胞から作られた3Dプリント耳移植手術を受けたと発表した。同社によれば、これは生体組織から作られた3Dプリント臓器の初めての例であり、将来的には3Dプリントでより複雑な肝臓、腎臓、膵臓を生産できるようになる可能性があるという。さらに、バイオプリンティングにより、医師は特定の患者向けにパーソナライズされた医薬品を印刷できるようになります。

バイオ 3D プリンティングは、人体のより深いところまで浸透し始めています。オーストラリアのエンジニアたちは、生体材料を人間の臓器に直接3Dプリントできる小型の柔らかいロボットアームを開発した。将来的には、医師たちはこの装置を小さな皮膚切開で人体の届きにくい部位に送り込み、将来の医療処置を効率化し、病気の回復を早めたいと考えている。

新型航空機ロケットの開発

航空宇宙産業では長い間、試作や生産に 3D プリントを使用してきましたが、この傾向は 2023 年も勢いを増し続けるでしょう。

たとえば、NASA は 3D プリント技術を使用してロケットエンジンを開発しており、これにより宇宙旅行の効率とコスト効率が向上する可能性があります。アメリカの民間航空宇宙企業「Relativity」は、初の3Dプリントロケット「Terran One」も開発した。「テランワン」は高さ33.5メートルで、部品の85％が3Dプリントで作られています。ロケットエンジンも3Dプリント技術で作られています。将来的には、3D プリント技術によって、航空宇宙産業を一変させるような新しいタイプの航空機の開発が可能になる可能性があります。

パーソナライズされた食事を作成する

食品印刷は、3D 印刷技術における比較的新しい発展を表しています。

米コロンビア大学の研究チームは、雑誌「npj Food Science」に論文を発表し、3Dプリンターで全粒粉クラッカー、ピーナッツバター、ヘーゼルナッツチョコレートスプレッド、バナナピューレ、イチゴジャム、チェリーシロップ、フロスティングの7つの材料を使ってチーズケーキを作ったと述べた。研究チームは、レーザー調理と食品の3Dプリントにより、シェフがミリメートル単位で香りと食感を凝縮し、新しい食体験を生み出すことができるようになると考えています。

将来的には、食品印刷はパーソナライズされた食事を作成する一般的な方法になる可能性があります。たとえば、レストランは食品印刷技術を使用して、特定の顧客向けに特別に食事を準備できるようになります。

教育イノベーション能力の向上

3D プリント技術がますます注目を集めるにつれ、教育機関は、カリキュラムに取り入れるだけでなく、価値ある持続可能な教育ツールとしてこの技術を採用し始めています。たとえば、マサチューセッツ工科大学とバージニア工科大学は 3D プリントのコースを開設しました。

創造性を育み、促進することは、3D プリントを教育に取り入れることの最も重要な利点の 1 つです。 3D プリント技術により、生徒は自分のアイデアを具体的なオブジェクトに変換し、それらのオブジェクトを使用してより迅速かつ効果的に学習し、抽象的な概念にとどまらずいつでも自分のアイデアを修正できるようになります。 3D プリントは科学教育に活用でき、学生が分子、細胞、その他の生物学的構造の独自のモデルを作成し、実践的な学習体験を提供できるようになります。 3D プリントは、学際的な学習を支援する多くの機会も提供します。

カスタマイズされたファッション製品

さらに、3D プリント技術により、従来の製造方法では不可能だったカスタマイズされた製品の大量生産が可能になり、ファッション、ヘルスケア、消費財などの業界に一連の新たな機会がもたらされます。

今年2月のパリファッションウィークでは、高級オーダーメイドファッションブランド「ディオール」のダービーシューズからデンマークのファッションブランド「レインズ」の厚底シューズまで、さまざまな3Dプリントシューズが見られ、3Dプリント技術が靴、さらにはファッションの分野でも活躍していることが分かりました。

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