› Бионический глаз - уже не фантастика

Искусственное зрение

Бионический глаз - специальное устройство, позволяющее слепым людям различать визуальные объекты и этим компенсировать отсутствие зрения. Принцип работы бионического глаза построен на имплантации протеза сетчатки в поврежденный глаз. Сохранившиеся в сетчатке неповрежденные нейроны дополняются искусственными фоторецепторами.

Слепота может наступить по многим причинам. У людей преклонного возраста может развиться деградация сетчатки глаза с атрофией рецепторов. Если палочки и колбочки перестают реагируют на свет, пациент уже не видит. Однако нервные клетки сетчатке глаза сохраняют работоспособность. Это дает шансы восстановления зрения.

Скотома (в переводе с греческого "темнота") - частая причина потери зрения. Это пятно, возникшее вследствие глаукомы или поражения зрительного нерва, локализованное в поле зрения глаза. Скотомы ослабляют или нарушают зрение.

Как действует бионический глаз

Важная часть бионического глаза - полимерная матрица с фотодиодами. Она фиксирует слабые электрические импульсы и транслирует их нервным клеткам. Сигналы, преобразованные в электрическую форму, воздействуют на сохранившиеся в сетчатке нейроны. Альтернативой полимерной матрице могут быть особые очки, видеокамера, инфракрасный датчик. Они способны восстановить функцию центрального и периферийного зрения.

Видеокамера, встроенная в очки записывает картинку в аналоговой форме. Данные передаются процессору, преобразующему сигнал и отсылающего его ресиверу и фотосенсору, вживленному в сетчатую оболочку глаза пациента. Электрические импульсы передаются через оптический нерв в мозг человека.

Особенности восприятия визуального изображения

Конструктивные особенности бионического глаза постоянно совершенствовались. В ранних моделях картинка передавалась с видеокамеры в глаз пациента. Сигнал фиксировался фотодатчиком и с матрицы площадью в сто пикселов поступал по нервным клеткам в мозг. Однако глазное яблоко и камера работали несинхроно.

В другом варианте видеоинформация поступала в портативный компьютер, преобразующий видимое изображение в массив из нескольких тысяч инфракрасных импульсов. Они, отражаясь от стекла очков, попадали в хрусталик глаза и падали на фотосенсоры в глазной сетчатке. Хотя человек не различает ИК-лучи, их воздействие идентично получению самого изображения. Возможно формирование и восприятие пространства, находящегося перед пациентом с бионическими глазами, благодаря сложению картинки от фоторецепторов глаза и наложения картинки от камеры на центральную область глаза.

Из истории использования бионического глаза

Линда Морфут из Калифорнии перенесла пигментный ретинит в возрасте 21 год. Через 29 лет женщина почти ослепла, лишь левый глаз немного реагировал на свет. Это был 2004 год. Врачи предложили Линде испытать бионический глаз с материцей из 16 электродов. После установки датчика Линда стала различать контуры объектов. Она распознавала здания, сооружения, городскую инфраструктуру, людей и освещение города.

Позже бионический глаз имплантировался после потери зрения пациентам в возрасте 50+. Питеру Лейну в глаз вживили контроллеры, передающие мозгу сигналы от особых очков. Лейн и еще 32 добровольца потеряли зрение в результате дистрофии сетчатки еще в юности. Лейн стал различать контуры предметов в комнате и распознавать графические символы. На момент операции Лейну исполнился 51 год. Другие операции также оказались удачными.

10 лет исследователи были оптимистичны по поводу бионического глаза. Предполагалось, что к 2009 году бионический глаз с матрицей 2,5-ой тысяч пикселей будет продаваться по 15 000 фунтов, однако прогноз не сбылся.

Сегодняшний этап развития технологии бионического глаза

Каждый год мощности биомедицинских технологий возрастают. Сегодня стандартом системы искусственного зрения собираются принять матрицу со сторонами по 500 фотоэлементов. В сравнении с первой матрицей 16х16 разница поразительна. Однако обычный человеческий глаз имеет 7 миллионов колбочек и еще 120 миллионов палочек. Матрицам еще есть, куда двигаться.

Систему бионического глаза Argus II разработала и создала фирма Second Sight (США). Ее испытали 130 пациентов с пигментным ретинитом. Argus II состоит из имплантата сетчатки и мини-видеокамеры, встроенной в очки. Камера фиксирует изображение и передает информацию процессору. Данные получает по беспроводной связи имплантат. Он стимулирует сохранившиеся клетки сетчатки электродами и отправляет информацию зрительному нерву.

Пользователи Argus II различают вертикальные и горизонтальные линии через неделю применения системы. Сегодня стоимость бионического глаза Argus II - 150 000 фунтов стерлингов. Разработчики не останавливают работу, балансируя за счёт различных грантов. Конечно даже совершенные модели искусственного глаза еще слабы, но это важные вехи борьбы со слепотой.

На SLS-принтерах чаще всего печатают изделия из полиамидного порошка, отливая затем металлический аналог. Сперва конструктор проектирует модели в CAD-софте.

Затем 3D-оператор готовит машину к запуску. Полиамидный порошок закладывают в две емкости. Слои полиамида наносятся с интервалом в 30 секунд. Принтер спекает полиамидный порошок с помощью теплового лазера.

Процесс печати длится от 5 до 12 часов и зависит от размера детали. Принтер печатает как гладкие, так и рельефные поверхности. Готовые изделия из полиамида получаются прочными и функциональными. Производство автоматизировано и не требует присутствия человека.

На SLS-принтерах можно печатать пластиковые прототипы медицинских протезов. Конструктор моделирует протез на основе томографии. 3д-оператор печатает пластиковый протез, в который в последствии вносятся необходимые правки врачами, получая в результате конечный прототип.

На основе этого прототипа печатается итоговый металлический протез из титана. Такой имплантат не нужно обтачивать, так как он соответствует форме кости человека.

Новейшие технологии и приборы уже ни у кого не вызывают особого восторга, каждый год на рынке появляется что-то новое и оригинальное. Также произошло и с 3D принтером. Есть много его разновидностей, каждая из них работает с различными материалами. Но предпринимателей, и людей, которые собираются организовать свое производство, заинтересовал 3Д принтер, работающий по металлу.

Этот новый удобный прибор может стать прекрасным выбором для организации своего бизнеса. Купив небольшую домашнюю модель, можно начать производство единичных заказов, а потом развернуться и выйти на более масштабное производство. Но давайте обо всем по порядку.

Разновидности принтеров

Ультрасовременные принтеры с трехмерной печатью, способны творить с материалами разной фактуры. Но в последнее время большая часть приборов основывается на работе, в которой расходным сырьем является металл в виде порошка. 3D принтер печатающий только металлом делиться на три основные типа:

1. Струйный. Он создает прототипы из металлов, таких как свинец или олово.
2. Трехмерный, который работает на основе металлического порошка, с эффектом склеивания. Подобные устройства печатают прототип, его же дальше нужно подвергнуть обжигу, но создаваемая ним продукция не отличается хорошими свойствами качества.
3. Лазерный 3D принтер производящий печать металлом. Данные детали чаще всего используют на предприятиях большого масштаба, и цена у них немаленькая.

Каждая из описанных моделей имеет свои плюсы и минусы, но самым лучшим все-таки считается лазерный . В настоящее время можно приобрести модель, которая выдает прототипы отличного качества и в небольших количествах. В таблице ниже приведены несколько принтеров, выпускающих продукцию хорошего качества.

С любого из описанных выше вариантов можно начать свое дело. Те модели, что подешевле не отличаются качеством выпускаемой продукции от дорогих. Каждая модель производит печать металлом, а его применяют в нескольких технологиях.

Виды технологий для 3D печати

Каждая из существующих технологий по-своему хороша. Какую же выбрать для начала свое дела, чтобы начать резкий старт и за короткое время заработать на хороший 3D принтер? В таблице ниже описаны все процессы, где используют металл в виде порошка.

Теперь стоит внимательно рассмотреть каждую технологию подробнее, чтобы точно определиться, каким должен быть домашний 3D принтер, печатающий по металлу. Каждая технология имеет свои плюсы, но и минусы также есть. Только разобравшись в каждой из них, можно сделать рациональный выбор, который позволит с малым бюджетом, приобрести хорошую и удобную в работе модель.

SLS. Выборочное лазерное спекание создается на основе лазерных излучателей высокой мощности. Во время работы все частицы металла спекаются, и в результате получается 3D прототип. Но также спекание может проводиться и без использования компонентов, помогающих связке. Прототип изготавливается слоями: сначала он погружается в фотополимерную смолу, после наносится порошок, а на компьютере указывается, какие места должны обрабатываться лазерным лучом.

Во время печати порошком остаются отсевы, их можно использовать и в дальнейшем, как поддерживающая поверхность для создания других моделей. Подобный подход позволит удешевить печать. Но есть у данной технологии и минус – структура выпускаемой продукции пористая, поэтому требует дальнейшей обработки, во время которой будет повышена плотность.

Дешевый 3D принтер, печатающий по металлу sPro 140 или sPro 230 – это отличный выбор для начала бизнеса. Эти две модели создают печать по технологии SLS и способны сделать даже миниатюрные детали, к тому же они будут отлично детализированы. Также во время печати на них, все материалы расходуются экономно.

SLM. Эта технология подразумевает плавку при помощи металлического порошка, под воздействием лазерного луча. Платформа, на которую наносится материал, медленно опускается, формируя, таким образом, слои 3D детали. Если выбирать принтер из этой модели, то лучшим выбором станет Pro. X100 – это мини модель. С ее помощью можно создать химически чистые прототипы из металла и керамики.

Принтер, печатающий по этой технологии, стоит недешево, но при этом способен создать очень хорошие и качественные модели, он станет прекрасным выбором в случае расширения бизнеса, а вот для начала своего дела стоит дороговато.

Сохраните статью в 2 клика:

Начиная свой бизнес с печати 3D моделей, стоит в первую очередь выбрать хороший и удобный принтер, который будет работать на нужной вам технологии и производить качественные модели. Не стоит обращать внимание сразу на дорогостоящие варианты, они не всегда могут помочь сделать первые шаги и найти рынок сбыта. Начинать лучше с компактного принтера, который будет создавать востребованные 3D прототипы.

Вконтакте

3D печать — это одно из самых сложных направлений в сфере современных технологий и является важным элементом в области современного производства. С помощью принтеров, осуществляющих трехмерную печать, открываются широкие возможности, в том числе для предпринимательской деятельности. Имеются все предпосылки для того, что такая технология в недалеком будущем заменит стандартные методы производства: литье, ковка и т. п. Данная статья ответит на вопросы: что такое 3D печать по металлу и каковы главные направления развития этой технологии.

Это специальное устройство, которое дает возможность создавать металлические изделия и наносить специальные слои на формирующиеся детали. То есть формирование объекта принтером происходит послойно.

Первым делом при помощи компьютера и специальной программы создается виртуальная модель в трех плоскостях, разделенная на цифровые слои. В процессе печати объекта, из головки принтера на печатающую платформу выделяется жидкий металл или порошок, тем самым создавая начальный слой. Далее автоматически формируется следующий слой металла. Итак, слой за слоем, создается готовое изделие.

Данное устройство дает возможность для изготовления самых разнообразных изделий. Используемые современные разработки очень конкурентоспособны на фоне стандартных методик производства металлических объектов.

Какие работы могут выполняться

Технология 3D печати является многофункциональной. Ее применяют в своей деятельности как профессионалы, так и обычные любители. Спектр применения довольно обширен: изготовление сложных по форме металлических изделий, имитирование обычной ковки. Для этих целей не нужно привлекать дополнительное оборудование и устройства.

промышленный 3Д принтер

Промышленный 3D принтер способен напечатать даже двигатель для ракеты, который будет трудно отличить от оригинала, изготовленного стандартным способом. Отсюда следует вывод – эта технология может изготавливать почти любые металлические предметы.

Технологии печати

На данный момент используется всего 2 основных способа печати изделий из металла: струйная и лазерная технология. В обоих случаях происходит последовательное нанесение слоев металла (аддитивная технология), пока на выходе не получится требуемый объект. Но технологии не стоят на месте, разработчики развивают новые методы печати.

1. Струйная печать

Эта разновидность печати одновременно является и самой ранней и успешной в аддитивной технологии. Но здесь нужно четкое понимание того, что данный подход может применяться лишь для создания композитных (смесь металла с полимерами) деталей из-за специфики производства. Такой способ формирует любой трехмерный объект из порошковых материалов. Порошок смешивается с полимерами, которые помогают сырью связываться во время печати. Поэтому изготавливаемые по данной технологии изделия нельзя считать полностью металлическими.

Существует вариант, при котором композитный предмет переплавляется в цельнометаллический. Из-за пористости, данные изделия не обладают хорошей прочностью. Для ее повышения можно прибегнуть к пропитке модели бронзой или другим металлом.

Из-за невысокой прочности изделий данную технологию используют, прежде всего, при изготовлении сувениров.

2. Печать методом ламинирования

В данной технологии тонкие листы металла постепенно наносятся на платформу. Формирование происходит при помощи резки листов (металлической или лазерной) и их склеивания, в результате чего получается 3Д модель. В качестве расходного материала использоваться фольга.

Полученное изделие не является на 100 процентов металлическими. Это объясняется тем, что для придания целостности предмету применяется клей.

Главным достоинством является экономичность и близкое сходство получаемых деталей с макетом. Часто данный подход применяют для создания макетов.

3. Наплавка слоями

В данном случае в качестве сырья используются легкоплавкие металлы. Но чистые металлы или сплавы не используются, поскольку применение такого сырья влечет понятные проблемы из-за необходимости работы принтера при высоких температурах.

Учитывая это, разработчики остановились на композитных материалах, подобных тем, что используются в струйной печати. Например, BronzeFill – материал из термической пластмассы и бронзового порошка. Выполненные на его основе предметы, имеют высокую схожесть с оригиналом и податливы к шлифовке. Данные изделия нельзя считать цельнометаллическими, и их характеристики ограничены используемые в сырье композитами.

Этот метод активно применяется в промышленности. С его помощью можно создавать проводники и экранирующие материалы, что может сделать значительный прорыв в печати электронных плат.

4. Выборочная лазерная и электронно-лучевая плавка

Несмотря на хорошее качество элементов, изготавливаемых при помощи лазерного плавления, их использование не столь обширно из-за значительной пористости получаемых изделий, и следовательно, их малой прочности. Данная продукция может применяться в некоторых отраслях, но совершенно не может использоваться там, где требуется противостоять большим нагрузкам.

Проблему решает замена лазерного спекания на лазерную плавку, которая отличается лишь температурной обработкой. Последняя технология активно используется в области получения однородных деталей, которые почти не отличаются от литых аналогов.

Схожий метод имеет электронно-лучевое плавление. Такие принтеры поставляет шведская компания Arcam. Данная технология почти как и предыдущая, но имеет ряд преимуществ: отсутствие электромеханических зеркальных комплексов и высокоскоростная манипуляция с электронными пучками. По остальным критериям она мало превосходит предшественника.

На видео представлена презентация печати методом селективного лазерного спекания.

Использование различных металлов и сплавов дает возможность для создания мелких партий изделий из металла, аналогичных оригиналу. Здесь не нужна развитая инфраструктура, за счет чего достигается существенная финансовая и ресурсная экономия. Технология активно применяется при изготовлении ортопедических протезов, газовых турбин и даже форсунок для реактивных двигателей.

5. Прямое лазерное аддитивное построение (CLAD)

Это не совсем технология для трехмерной печати, а скорее для 3D ремонта. Она применяется только в промышленности из-за узкого спектра применения.

Принцип работы заключается в нанесении порошка на дефектные участки детали с дальнейшим лазерным наплавлением.

Головка может перемещаться по пяти осям, меняя угол наклона и вращаясь относительно вертикальной плоскости. Это позволяет работать под любыми углами.

Данную технологию можно задействовать для ремонта крупных изделий, в том числе при обнаружении в них брака. К примеру, во Франции компания Beam использует данный подход для ремонта авиадвигателей и других крупных изделий.

Технология CLAD может использовать в работе герметичную камеру с инертной атмосферой, что необходимо для работы с металлами, которые поддаются оксидации (титан и т.п.).

6. Произвольная электронно-лучевая плавка (EBF3)

Данная технология нашла применение у специалистов НАСА. Так как в невесомости не представляется возможным работа с порошками, вместо них используются металлические нити. Работа аналогична послойной 3Д печати, но происходит с применением электронно-лучевой пушки для плавки.

Данная технология поможет создавать запасные детали на орбите, что избавит от необходимости их доставки с Земли.

Стоимость 3D принтера

Сейчас на рынке представлено большое количество 3D принтеров, позволяющих печатать трехмерные объекты из металла. Наиболее качественные промышленные принтеры могут стоить несколько десятков тысяч долларов США. Конечно, есть и более дешевые образцы, но их качество печати соответственно хуже. При этом разработчики постоянно совершенствуют свою продукцию, и следует ожидать, что в ближайшем будущем будут появляться все более дешевые принтеры, позволяющие печатать все более качественные изделия.

На видео представлена струйная технология 3D печати по металлу.