دانشجویان دانشگاه ایالتی پنسیلوانیا دست مصنوعی چاپ سه‌بعدی جدیدی برای یک کودک می‌سازند
در کریسمس امسال، Colin Consavage ده ساله یکی از بهترین هدیه‌های زندگی خود را دریافت کرد: یک دست تازه.
این دانش آموز پایۀ چهارم ایالت Delaware با دستی به شکل مشت به دنیا آمد و دارای انگشتان کوتاه بود. او این سال‌ها را بدون داشتن دست مصنوعی مناسب برای گرفتن و بلند کردن اشیاء سپری کرد.
بهار گذشته، Colin و مادرش Clare Consavage تارنمای بنیادی به نام e-NABLE را پیدا کردند که الگوهای دیجیتال رایگان را برای دست‌های مصنوعی چاپ سه‌بعدی ارائه می‌کرد. این بنیاد Colin را با باشگاه دانشجویان Digi Digits دانشگاه ایالتی پنسیلوانیا هماهنگ کرد تا طراحی خود را برای دست Colin بر پایۀ یکی از الگوهای متن‌باز e-NABLE انجام دهند. با شخصی‌سازی بیشتر طراحی صفحۀ پشتی متحرک، دانشجویان امیدوارند Colin بتواند هرکدام از انگشتانش را جداگانه حرکت دهد و اشیاء را در دست بگیرد؛ کاری گاهی در گذشته اصلاً نمی‌توانست انجام دهد.
Andrew Cacchio دانشجوی سال سوم معماری و معاون باشگاه Digi Digit گفت:
«چون هر انگشت Colin تنها یک بند داشت، مدل ما به گونه‌ای طراحی شد تا برای حرکت دادن انگشتان دست مصنوعی تنها کافی باشد Colin یکی از انگشتان خود را حرکت داده یا خم کند. این طراحی انجام کارهایی مانند بازکردن درب بطری یا نگه داشتن ظرف غذا را برای او آسان‌تر می‌کند و چون Colin بسیار اهل بازی‌های کامپیوتری است، دسترسی او به صفحه کلید افزایش می‌یابد».
کودکان با رشد کردن به چندین اندام مصنوعی گوناگونی نیاز پیدا می‌کنند، خرید اندامهای مصنوعی متداول می‌تواند از لحاظ مالی برای خانواده‌ها پرتنش باشد. این باشگاه روی ماشین‌های چاپ سه‌بعدی و ابزارهای موجود برای آنها در پردیس دانشگاه ایالتی پنسیلوانیا حساب باز کرده و قصد دارد در آینده اندام مصنوعی رایگان برای خانواده Colin و دیگر خانواده ها بسازد.
اعضای Digi Digit دست Colin را اندازه‌گیری می‌کنند
پس از ملاقات با Colin در اوایل این ترم و انجام اسکن‌های سه‌بعدی و اندازه‌گیری‌های دست او، باشگاه کار خود را برای ساخت دست مصنوعی او و تحویل در کریسمس آغاز کرد.
Kristen Einthoven دانشجوی مهندسی مکانیک و رئیس باشگاه Digi Digits گفت:
«شمار کمی از ما نزدیک Colin زندگی می‌کنیم بنابراین برنامه ریزی کردیم در تعطیلی‌های زمستانی با او و مادرش ملاقات کنیم و شخصاً دست جدیدش را به او تحویل دهیم. این لحظه‌ای هیجان‌انگیز برای همه خواهد بود».
مادر Colin مشتاق بود تا واکنش پسرش را هنگام دریافت دست جدید ببیند. او می‌گفت:
«من واقعا منتظر آن لحظه هستم. Colin تاکنون همیشه با آنچه داشته کنار آمده است. او توانسته عملکرد خوبی با دست خود به شکلی که هست داشته باشد. بنابراین فکر نمی‌کنم او حتی بداند [داشتن دست جدید] چگونه خواهد بود».
اعضای Digi digit اسکن سه‌بعدی از دست Colin انجام می‌دهند تا آنها را در طراحی دست مصنوعی چاپ سه‌بعدی یاری کند.
Clare Consavage می‌گوید با دست تازه او می‌تواند کارهایی انجام دهد که حتی تاکنون به آنها فکر هم نکرده است:
«هنگام مسواک زدن، او همیشه مسواک را با بازوی خود نگه می‌دارد. او به اندازه‌ای [با این وضعیت] سازگار شده است که فکر نمی‌کنم متوجه باشد برای نخستین بار داشتن دستی که او را توانمند سازد انگشتانش را واقعاً حرکت دهد، چقدر می‌تواند برایش شگفت‌انگیز باشد. کاری که این دانشجویان برای او انجام می‌دهند بسیار عالی است و من نمی‌توانم به اندازه کافی از آنها تشکر کنم».
دست مصنوعی طراحی شدۀ آنها از صفحۀ پشتی چاپ سه‌بعدی سفارشی ساخته شده است که روی دست Colin قرار می‌گیرد و به شش بخش مجزا تقسیم شده و با حرکت دست او، حرکت می‌کنند. صفحۀ پشتی روی یک دستکش دوچرخه سواری متصل شده است و Colin به راحتی می‌تواند آن را پوشیده و چسب‌های آن را ببندد. سوکت‌های جایگزین انگشت و سرانگشتان دست مصنوعی نیز با چاپگر سه‌بعدی ساخته شده و برای داشتن توانایی حرکت با کابل‌های کششی به صفحه پشتی متصل شده‌اند.
به طور سنتی، طراحی، نمونه سازی و تولید اندام مصنوعی فرایندی پیچیده و پرهزینه بوده است. ولی پیدایش چاپ سه‌بعدی در چند سال گذشته انجام پروژه‌هایی مانند این را ممکن کرده است.
در حالی که نرم‌افزار طراحی رایانه‌ای این فرآیند را بسیار ساده‌تر کرده است، فناوری چاپ سه‌بعدی مراحل نمونه‌سازی و تولید تکراری اشیاء واقعی را با کسری از هزینۀ پیشین کوتاهتر کرده است. چاپگر سه‌بعدی بجای بکارگیری جوهر، رشته‌های پلاستیک (و همچنین فلزات، سرامیک و یا دیگر مواد) را برای چاپ لایه به لایه جسمی سه بعدی بر پایه طراحی تعیین شده از سوی رایانه تغییر شکل می‌دهد که گاهی چندین ساعت زمان می‌برد.
تصویر‌سازی سه‌بعدی بخش‌هایی از نخستین دست مصنوعی چاپ سه‌بعدی دانشگاه ایالتی پنسیلوانیا
Einthoven گفت:
«شیوۀ ساخت ما با چاپ سه‌بعدی دگرگون شد. کاربردهای نامحدودی برای این دستگاه وجود دارد ولی متأسفانه همه به آنها دسترسی ندارند و یا نمی‌دانند چگونه آن را بکار گیرند. باشگاه ما توجه خود را معطوف به بکارگیری این دستگاه فوق العاده برای ساخت اندام مصنوعی برای بچه‌ها کرده است».
چون دست Colin به طور سفارشی طراحی شده است، باشگاه اطمینان حاصل کرد تا او در فرآیند طراحی درگیر شود و حتی از او برای رنگ دست نظر خواهی شد.
Cacchio گفت: «ما کاتالوگی از همه رنگ‌های موجود رشته‌های چاپگر سه بعدی به او نشان دادیم و هنگامی که گزینه “درخشش در تاریکی” را دید به سرعت فهمید که آن را برای انگشتانش می‌خواهد».
افزون بر درخشش در تاریکی، Colin رشته تغییر رنگ دهنده را نیز برای دیگر قسمت‌های دست خود انتخاب کرد. رشته تغییر رنگ دهنده به تغییرهای دما واکنش نشان می‌دهد و هنگامی که دما به بالای ۸۸ درجه فارنهایت می‌رسد از خاکستری به سفید تغییر می‌کند.
Einthoven گفت که Colin دربارۀ متفاوت بودن نگران نیست و می‌خواهد دست مصنوعی‌اش برجسته باشد.
Einthoven گفت: «او بچه‌ای کنجکاو و علاقه‌مند به طراحی و مهندسی است بنابراین شماری از امکانات ساخت دیجیتال و سه‌بعدی را که در دانشکدۀ هنر و معماری و دانشکدۀ مهندسی داشتیم به او نشان دادیم.»
از آنجا که این نخستین نمونۀ ساخته شده از دست مصنوعی Colin است آنها انتظار دارند تا با رشد او تعداد بسیار بیشتری از از این دست را بسازند: «ما مشتاق هستیم این فرآیند ادامه دار باشد. بنابراین ما ایجاد تغییرات و بهبودها روی دست را بر پایۀ بازخوردهای Colin ادامه می‌دهیم».
برخی از بازخوردهای Colin در حال حاضر در مرحلۀ طراحی نمونۀ دوم دستش عبارتند از: ادغام یک بلوک از مهره‌های لگو برای ایجاد بستر ساخت، یک درایو USB روی انگشت کوچک و یک نگهدارنده کوچک قلم به دلیل علاقۀ او به نقاشی کردن.
نقاشی Colin از دستان خود
در حالی که باشگاه برای تحویل دست مصنوعی چاپ سه بعدی خود به Colin آماده می‌شدند اعضاء می‌گفتند نقاشی‌هایی که مادر Colin در مراحل نخستین طراحی با آنها به اشتراک گذاشته برایشان الهام بخش بوده است. این نقاشی‌ها، طراحی Colin از هر دو دست خود بود که نشان می‌داد او باور دارد “گاهی فرق داشتن خوب است”.
منبع: psu.edu
