Új utakon a PTE 3D Nyomtatási és Vizualizációs Központja

Új utakon a PTE 3D Nyomtatási és Vizualizációs Központja

A Pécsi Tudományegyetem 3D Nyomtatási és Vizualizációs Központja a maga nemében egyedülálló intézmény az országban. A legmodernebb 3D nyomtatási technikákat alkalmazza a különböző kutatás-fejlesztési és innovációs területeken, ugyanakkor, a PTE „vállalkozó egyetem” elképzelésével összhangban fejlesztések gyakorlati megvalósításával és termékek piaci értékesítésével is foglalkozik. Ilyen tevékenységei támogatására befektetői csoportokkal is kapcsolatot épít. A PTE3D Központ történetében most érkezett el az a pont, hogy az eddigi tapasztalatok alapján újrapozícionálja magát. A változásokról és a hamarosan elinduló új szervezetről az intézmény innovációs vezetőjével, Dr.Maróti Péterrel beszélgettünk.

A kérdésnek különös hangsúlyt és időszerűséget ad, hogy az Egyetem új kutatás-fejlesztési ernyőszervezet létrehozását határozta el, egyelőre még „Biomedical Engineering Központ”, röviden BMEC munkacím alatt. Ennek a tervek szerint karokat, tudományterületeket, egyes nagyprojekteket szakmailag és gazdaságilag is átfogó ernyőszervezetnek "magjaként" a Központ továbbra is megmarad és benne a fejlett technológiák zászlóvívőjeként, afféle közös nevezőként lesz jelen. Az újdonság, hogy mostantól sokkal jobban koncentrálhat azokra a területekre, ahol a jövőben igazán eredményes lehet és nem utolsó sorban ahol tevékenységével és összegyűlt szakértelmével minél jobban tudja támogatni vagy éppen "kovászként" belendíteni a PTE K+F+I tevékenységét. 

A PTE3D projekt létrehozásának alapötlete 2015-ben született meg, Dr. Maróti Péter elmondta: „Dr. Bódis József, a Pécsi Tudományegyetem akkori rektora – jelenlegi oktatásért felelős államtitkár – már a kezdetektől célul tűzte ki egy multidiszciplináris kutatóközpont megvalósítását, amely a 3D technika felhasználásával összevonná az egyetem különböző karain működő kutatócsoportokat.  A PTE3D koncepciójának kidolgozásában részt vett az Általános Orvostudományi Kar, a Közgazdaságtudományi Kar, a Műszaki és Informatikai Kar, a Művészeti, valamint a Természettudományi Kar is. A kutatóközpont irányításával a rektor Dr. Nyitrai Miklóst, a PTE Általános Orvostudományi Karának jelenlegi dékánját bízta meg. Sikeresen pályáztunk a Nemzeti Kutatási Fejlesztési és Innovációs Hivatalhoz, amely több 1,8 milliárd forinttal támogatta a koncepciót. Tavaly márciusban pedig megnyitottuk a PTE3D projekt saját 600 négyzetméteres központját a Műszaki és Informatikai Kar területén.”

A kutatóközpont gépparkja számos 3D nyomtatási technikát alkalmaz. Az egyik a szálhúzásos FFF (Fused Filament Fabrication) eljárás, amely hőre lágyuló polimer szálakból építi fel azokat a műanyag rétegeket, amelyek aztán a térformát kiadják. Ezekkel a kisméretű, alacsonyabb árkategóriás gépekkel olcsón, gyorsan, az egyéni igényeket kiszolgáló műanyag tárgyakat, alkatrészeket lehet előállítani. A PTE3D Központban emellett a szelektív lézer szinterezést is alkalmazzák, mint technológiát. Az előbbi két nyomtatási metodikát alkalmazzák a kutatóközpontban például a felsővégtag protézisek fejlesztésénél. Ezen kívül többféle fotopolimeres nyomtatási technikán alapuló ipari méretű gépek is vannak. „Ezekkel folyékony műgyantát világítanak meg fénnyel és lézerrel, rétegről, rétegre haladva. Rendkívül finom felbontású, akár 16 mikrométer pontosságú tárgyakat készíthetünk ezzel a módszerrel. Jól használható például szájsebészeti tervezősablonok vagy fogszabályozási eszközök gyártásánál.” – folytatja Dr. Maróti Péter. 

PolyJet fogaszati

Hozzáteszi, az elmúlt három évben rengeteg ötlet felvetődött azzal kapcsolatban: milyen területeken alkalmazhatnák még a 3D nyomatást? Például a Műszaki és Informatikai Kar néhány építésze Művészeti Karos kollegákkal azon gondolkodnak, hogy egyedi házakat építenének betonnyomtatással.  A műszakis munkacsoportban dolgozik olyan kutató is, aki az autógyártásban próbálná ki a 3D nyomtatást. Ugyanakkor a PTE3D Központ nagyon sokféle külső megrendelésnek is eleget tett az elmúlt időszakban. Az egész országból érkeztek megkeresések egyénektől ipari cégekig egyaránt. „Volt, aki az egyedileg tervezett vázáját szerette volna kinyomtatni, más a porszívójához akart alkatrészt, egyik karunk a TDK nyertes diákjait jutalmazta 3D technikával készült baglyokkal. Akadt olyan ipari szereplő is, aki a gépi üzemeltetéshez kért alkatrészeket. Mivel mi egyetemi kutatóközpont vagyunk, profitra nem tehetünk szert. Viszont a külső megrendelésekből fedezni tudjuk a működési költségeinket és nem utolsó sorban ilyenkor tapasztalatokat is gyűjtünk. Ez továbbra is fontos célunk, a nyitottságunkat mindenképp szeretnénk megőrizni, azonban nehéz úgy a munkánkra koncentrálni, hogy az egyik alkalommal külső megrendeléseknek teszünk eleget, azután meg valamelyik fontos orvosi műszaki projektünkhöz készítünk eszközöket. Ezért úgy döntöttünk, átstrukturáljuk a tevékenységünket, vagy másképpen újrapozicionáljuk magunkat. Erre kiváló apropót és lehetőséget ad a korábban említett, most még "Biomedical Engineering Központ" munkacímen futó elképzelés. Az új szervezetnek a tervek szerint fontos része marad a 3D Központ, ugyanakkor - természetesen a többi együttműködő kutatócsoporttal és kutatási projekttel egyetértésben - az eddigieknél pontosabban be tudjuk határolni a kompetenciáinkat és működési céljainkat. A későbbiekben elsősorban a saját orvos-technológiai fejlesztéseinkre szeretnénk fókuszálni, és ha ezen felül marad kapacitásunk más megrendelésekre, együttműködésekre természetesen szívesen teljesítjük azokat is”. – összegez Dr. Maróti Péter. 

SLS regemat

Az említett ernyőszervezeten belül az elmúlt időszak tapasztalatait elemezve hat új munkacsoportot hoznak létre, és a 3D nyomtatást is főleg ezekkel kapcsolják össze. Például az Orvosi Anyagtechnológiai kutatócsoport a 3D nyomtatásban használt anyagokat, a polimerek és kompozitok jellemzőit, viselkedését vizsgálja. Egyedifejlesztésű anyagokkal is kísérleteznek: például miként változtatja meg a termoplasztikus műanyagok szerkezetét és jellemzőit, ha kalciumkarbonát vagy karbon különböző koncentrátumait adják hozzá? De a különböző szilikonok vizsgálata is alapkutatásuk része, és ezeknek az alkalmazása már szorosan kapcsolódik az Egészségügyi Szimulációkkal foglalkozó munkacsoportjukhoz. Ennek a területnek amúgy is régi múltja van már a pécsi egyetemen, ahol az Általános Orvostudományi Karon belül, 2015 óta működik a MediSkillsLab Szimulációs Oktatási Központ. Itt a 3D nyomtatást például az ALS(Advanced Life Support) babák kopóeszközeinek pótlására használják fel, amely a graduális és posztgraduális képzésekben is rendkívül hasznos. Saját fejlesztésű vérző műbőrön, illetve valósághű műgégén gyakorolhatják a gégemetszést az orvostanhallgatók. De előállítottak agykamra modelleket is, műcsontokat, sebvarrás gyakorlására alkalmas eszközöket. A 3D nyomtatást alkalmazzák az úgynevezett magas hűségi szimulátorok karbantartásánál is. Ezek emberi testet utánzó modellek, amelyekhez komoly szoftveres háttérpark kapcsolódik: tökéletesen szimulálnak különböző életfunkciókat és azok zavarait is, sőt reagálnak az orvosi beavatkozásokra. A vénás injekció beadásától, a szívritmuszavar ellátásáig sok minden gyakorolható az emberszerű szimulátorokon.

Az egészségügyi szoftverek fejlesztésével, valamint a bionyomtatással is dedikált munkacsoportok foglalkoznak. Ez utóbbi talán az egyik leginnovatívabb orvos-technológiai terület, amely a sci-fi rajongók fantáziáját is megmozgatja. Például különféle organoidokat hoznak létre, azaz élő sejtekből mesterséges módon élő szövetmintákat kreálnak. Az így készített élő szöveteken molekuláris szinten tanulmányozhatják a betegségek kiváltó okait, valamint a gyógyszerek hatásmechanizmusát. A pécsi kutatóközpontban például tüdőszövetet nyomtatnak, és a tüdő daganatos, gyulladásos és fibrotikus betegségeinek hátterét vizsgálják, és ezzel kapcsolatos gyógyszerkísérleteket végeznek. 

A Neurorehabilitációs munkacsoport viszont a 3D nyomtatást elsősorban különböző protézisek elkészítéséhez használja. Dr. Maróti Péter hangsúlyozza: főleg saját fejlesztésű felsővégtagok megalkotásával foglalkoznak. A magyar piacon fejlesztéseik egyedülállók: „Ezen a területen is mérnökök, informatikusok, orvosok dolgoznak együtt nálunk. A felsővégtag protézis a testre helyezés után elektródákkal érzékeli az izomműködésből származó elektromos jeleket, így tudja a mozgásparancsot végrehajtani. A 3D nyomtatással készült protézis sokkal pontosabban alakítható a kliens egyéni adottságaihoz és igényeihez, ráadásul a hagyományos művégtagoknál lényegesen gyorsabban és jóval költséghatékonyabban gyártható. Még csak a prototípus előállításánál tartunk, de már komoly befektetői csoporttal tárgyalunk a termékfejlesztésről. Ám még körülbelül másfél, két év kell ahhoz, hogy ebből a kliensek számára elérhető orvostechnikai termék legyen.” 

Végül, de nem utolsó sorban külön munkacsoporthoz tartozik majd az egészségügyi robotika, a távvezérléses diagnosztika és műtéti intervenció. Az orvosrobotika elképesztő fejlődését jelzi, hogy ma már nagy távolságból is lehet műtéteket végrehajtani távvezérléssel, internetes technikával.

A létrejövő "szuper-kutatóközpont" maximálisan igyekszik majd kiaknázhatóvá tenni a legkülönfélébb tudományterületek eltérő gondolkodásmódjainak összekapcsolásában rejlő lehetőségeket, ezekkel valódi szinergiákat teremteni. Ahogy a múlt században az interdiszciplináris megközelítés képes volt új lendületet adni addigra stagnáló tudományterületeknek, úgy el lehet képzelni, hogy már most szárnyaló kutatási és innovációs tématerületek összekapcsolásával milyen újszerű megközelítéseknek, újszerű megoldásoknak lehet utat nyitni. 

Az orvoskutató hangsúlyozza: a 3D nyomtatás önmagában is az egyik leggyorsabban fejlődő innovatív terület az egész világon, szinte naponta jelennek meg újfajta nyomtatási alapanyagok, eljárások és alkalmazások. Összekapcsolva ezt a fejlődési ívet más, hasonlóan innovatív vagy épp "high-tech" projektekkel egészen szédítő lehetőségekkel és sebességgel kecsegtet A pécsi kutatóközpont éppen ezért minél több irányba szeretne fejlődni, s ehhez esélyt ad az is, hogy különböző területekről egyre több fiatal kutató kapcsolódik be a projektekbe.  Több témában – például a szimulációs technikák alkalmazásában, vagy a protézisek gyártásában - már most is vannak világszínvonalú eredményeik, amelyek Magyarországot a 3D nyomtatás élvonalába emelhetik.

Szerkesztett verzió, a beszélgetés eredetije a Gyártástrend Magazin weboldalán olvasható:

http://gyartastrend.hu/muveltmernok/cikk/a_3d_nyomtatas_hazai_szuper_kutatokozpontja

szerző: Sándor Zsuzsanna, szerkesztette: Szabó Gábor