用于医疗应用的 3D 微冰打印

用于医疗应用的 3D 微冰打印

时间戳：21 年 2023 月 11 日上午 32:XNUMX
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21年2023月XNUMX日（Nanowerk新闻）当卡内基梅隆大学的制造业未来研究所 (MFI) 每年秋季发布年度提案征集时，它明确了向 CMU 教员群体提供种子资金的目标，这些教员的研究与 MFI 的使命相一致，即激励、设计和领导技术和劳动力敏捷、智能、高效、有弹性和可持续制造的进步。 他们有兴趣资助属于小额信贷机构战略优先领域之一的研究； 发挥卡内基梅隆大学在人工智能和机器学习等领域的优势，以及机器人和增材制造等先进制造技术； 受益于不同学科的融合研究和专业知识； 并展示了通过推动创新和吸引未来投资的新理念为先进制造业的未来播种的潜力。 “我们收到了许多涉及各种先进制造主题的优秀提案，因此很难决定资助哪些提案。 我们专注于那些提出能够真正推进最先进技术的创新跨学科方法的方法。 鉴于我们对技术转型的兴趣，行业相关性也很重要。”MFI 执行董事 Sandra DeVincent Wolf 说道。 当时间安排过于紧迫、资金数额不完全合理或项目缺少具有重要技能和专业知识的合作伙伴时，她和 MFI 教务主任加里·费德 (Gary Fedder) 保留要求修改提案的权利。 去年，当教师 Phil LeDuc、Burak Ozdoganlar 和 Charlie Ren 为下一阶段的冰印刷研究申请资金时，情况就是如此。 该团队开发了一种新颖的 3D 打印冰结构方法，该方法足够小，可以通过创建牺牲模板（随后形成导管和空隙）在人造组织中创建脉管系统以及制造部件内的其他开放特征。 事实证明这是一种很有前途的方法。 尽管如此，正如许多自动化方法最初所做的那样，它在开发过程中依赖于大量的试验和错误来实现特定的预期几何形状。 创建更精确和可复制的几何形状需要开发一种反馈控制方法，该方法可以在打印过程中智能地调整参数以实现所需的复杂几何形状。 自从 LeDuc 和 Ozdoganlar 发表了他们的发现（高级科学, “微型自由形态 3D 冰打印 (3D-ICE)”），他们在许多会议演讲中收到了积极的反馈，以及鼓励他们探索如何进一步开发冰印方法的支持。 最初的生物医学工程应用很明确，并显示出在个性化医疗中使用的直接潜力。 尽管如此，该方法还有可能彻底改变制造业，能够自动生产微小的内部 3D 微通道，适用于从医学到软机器人等各个领域的许多应用。 微制造技术和先进方法是各个领域众多关键应用的基础，包括科学研究、医疗保健、国家安全和太空探索，以及作为 MFI 制造使命核心的工业数字化转型。 LeDuc 和 Ozdoganlar 表示，建立控制冰打印过程的模型所需的实验和计算方法具有挑战性。 热流体过程和相变（固体、液体、气体）过程的微尺度尺寸和快速性质进一步加剧了挑战。 “我们知道，如果我们能够构建一个可以实时调整的传感器反馈系统，那么对于这些​​方法来说将非常强大。” 勒杜克说。 沃尔夫知道谁可以帮助他们开发传感器硬件和计算机视觉算法，以创建反馈控制方法，以产生打印微型冰结构所需的控制程度。 卡内基梅隆大学机器人研究所的项目科学家李陆已经将他的人工智能和机器人专业知识带到了其他几个小额信贷机构资助的项目中。 据勒杜克介绍，李已经为这个新项目做出了一些巨大的贡献。 在李的帮助下，该团队将图像分割所需的时间从两到三秒减少到了 50 微秒。 图像分割是机器学习中的一项计算机视觉任务，涉及根据一定的标准将图像划分为多个片段或区域，以便将图像变成更有意义且更易于分析的图像。 “这就是我们在卡耐基梅隆大学的典型工作方式。 首先，能够与像陆莉这样的人合作真是太棒了，他拥有我们推动这一进程所需的技能。 尽管小额信贷机构的资金数额并不大，但它使我们能够继续推进一个具有巨大潜力的想法。”LeDuc 说道。 Wolf 很高兴能与 LeDuc 合作，她说 LeDuc 对她的建议持开放态度，感谢她的推荐，并为卡耐基梅隆大学的制造社区带来了热情和活力。 MFI 2024 年提案请求开放至 27 年 2023 月 XNUMX 日星期五。更多信息可在 MFI 上找到 奖学金和资助网页.

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