Artikel 3D PRINTING

3D PRINTING

    Awalnya kita hanya mengenal istilah Printer, yaitu sebuah alat/Hardware (perangkat keras) yang terhubung langsung dengam mesin computer. Printer sendiri berfungsi untuk mencetak tulisan, gambar dan tampilan-tampilan lainnya dari computer ke media kertas atau sejenisnya. Sedangkan 3D Printing membentuk objek tiga dimensi solid yang berasal dari file digital dan dapat me-print bentuk 3 Dimensi apapun yang diinginkan. Dimulai dari sepatu, mainan, perhiasan sampai dengan organ tubuh manusia.

   Dari kemampuan itulah 3D Printing disebut-sebut sebagai teknologi terbaru yang akan mampu mengubah dunia termasuk dalam bidang kesehatan. Oleh karena itu, dalam makalah ini kami mengangkat masalah 3D Printing. Dengan menyusun makalah mengenai sejarah, cara kerja, kehebatan dan manfaat dari teknologi 3D Printing dalam bidang kesehatan, Kami mencoba memberi gambaran kepada pembaca mengapa 3D Printing ini diramalkan bisa mengubah dunia.

     A.    Sejarah Singkat 3D Printing

Pada awalnya 3D printing lebih dikenal dengan istilah Rapid Prototyping, yaitu sebuah proses dimana seorang Engineer akan mendesign file CAD ( Computer Aided Design )lalu mengirimnya ke mesin untuk membuat benda nyatanya. Tapi sayangnya material yang digunakan tidaklah cukup kuat untuk disebut sebagai sebuah produk, lebih tepat disebut sebuah model untuk menggambarkan bentuk nyatanya.

3D printing mulai berhasil ketika sebuah perusahaan desain 3D menemukan material baru yang disebut nanocomposite, yaitu gabungan dari berbagai material plastik dan besi. Sehingga kita dapat merasakannya menyerupai besi dan pada tahun 1986, Charles W. Hull memiliki hak paten atas teknologi 3D Printing. 

Berdasarkan penemuan inilah sehingga 3D printing sekarang ini dapat dimanfaatkan dalam banyak bidang, seperti membuat bagan-bagian mobil yang rusak, membuat organ tubuh untuk aplikasi medis dan sebagainya.

     B.    Cara Kerja 3D Printing

Berikut ini adalah teknik-teknik atau cara kerja 3D Printer:

1.  Stereolithography (SLA) adalah teknik pertama untuk 3D Printing. Caranya adalah menambahkan layer terus menerus pada bahan photopolymer menuju keatas. Material yang digunakan pada awalnya adalah liquid (cairan) dan akan mengeras ketika liquid tersebut terkena sinar ultraviolet.

2.  Digital Light Processing (DLP) adalah teknik yang hampir sama dengan SLA yang membuat bahan liquid mengeras dengan sinar ultraviolet. Tetapi, pada proses penyinaran digital, objek pada  awalnya berbentuk liquid yang penuh. Sebagian dari liquid tersebut akan disinari, yang tentu saja akan mengeraskan liquid tersebut, lalu objek yang mengeras akan tenggelam kebawah dan menaikkan liquid selanjutnya. Proses ini terus menerus dilakukan hingga objek 3D tersebut berhasil dibuat.

3. Selective Laser Sintering (SLS) menggunakan tenaga yang sangat tinggi untuk menggabungkan berbagai material, seperti plastik, gelas, keramik, dan metal menjadi output 3D.

4.  Electron Beam Melting (EBM) adalah proses dari 3D Printing untuk bahan metal. Prosesnya di sebuah vakum dan memulai prosesnya dengan menyebarkan sebuah layer dari metal powser (lebih sering menggunakan titanium). Electron beam akan mencairkan powder menjadi layer yang keras. Objek yang dibuat dengan teknik ini akan sangat kuat.

5.      Multi Jet Modelling (MJM) mempunyai cara kerja yang sama dengan inkjet printer. Ia menyebarkan sebuah layer dari resin powder dan menyemprotkan sebuat lem yang mempunyai berbagai warna dan akan mengeras pada satu layer. Multi Jet Modelling sangatlah berguna karena sangat cepat dan mendukung penyediaan warna.

6.      Fused Deposition Modelling (FDM) menggunakan bahan nozzle yang dipanaskan dan akan melelehkan bahan seperti plastik pada hasil outputnya. Nozzle tersebut akan berpindah secara horizontal dan vertikal yang diatur oleh komputer. Ketika material keluar dari nozzle, material tersebut akan mengeras.

7.  Semua aktivitas 3D Printing kebanyakan akan menggunakan STL File. STL File merupakan format 3D modelling yang membuat 3D Printer melakukan tugasnya dengan nyaman dan efektif untuk memotong objek dari layer pada saat print. Kebanyakan file STL dibuat oleh Computer Aided Design (CAD).

8.  Berbeda dengan mencetak benda-benda mati, 3D Printer dengan material sel hidup (bioprinting) akan mengeluarkan output berupa sel dan gel larut untuk mendukung dan melindungi sel selama pencetakan. Semua sel keluaran bioprinters dari kepala bioprint yang bergerak kiri dan kanan, bolak-balik, naik dan turun, dalam rangka untuk menempatkan sel-sel persis di mana diperlukan. Selama periode beberapa jam, ini memungkinkan obyek organik besar yang akan dibangun dari banyak lapisan yang sangat tipis.

     C.    Kehebatan dan Manfaat dari Teknologi 3D Printing dalam Bidang Kesehatan

Teknologi 3D Printing tidak hanya bermanfaat dibidang industry saja, tetapi juga sangat bermanfaat dibidang kesehatan. Telah banyak orang yang dapat merasakan manfaat dari teknologi terbaru ini. Berikut ini adalah beberapa kehebatan dari 3D Printing:

1.      Tangan Robot

Tangan robot diciptakan untuk membantu orang-orang yang tidak memiliki jari-jari tangaan. Tangan robot yang dicetak menggunakan 3d printing ini dapat disesuaikan dengan bentuk tangan pengguna tangan robot itu sendiri.

Salah satu pengguna yang sudah merasakan kehebatan tangan robot ini adalah Liam,seorang anak berusia 5 tahun yang mendapat hadiah terbaik dalam hidupnya. Hadiah fungsional, berupa tangan kanan nyaman baru. Tangan ini dicetak menggunakan 3d printer dengan menggunakan material plastic PLA, yang cukup kuat untuk penggunaan sehari-hari Liam. Hal ini dikendalikan oleh gerakan pergelangan tangan, lengan dan tangan melalui kabel dan return bungees.

Tiga hari setelah menerima tangan barunya, Liam sudah bisa melakukan beberapa hal dengan tangan kanannya, bermain bola di kamar, sama dengan apa yang anak lainlakukan dengan usianya sekarang. Ia bahkan dapat mengambil sebuah objek kecil dan sulit seperti koin!

Desain Robohand Liam dibagi secara gratis di Thingiverse dengan lisensi publik-domain. Richard dan Ivan berharap bahwa orang-orang yang tidak memiliki akses ke prosthetics komersial yang mahal sekarang dapat menggunakannya secara gratis.

2.      Rekonstruksi Wajah

Empat tahun yang lalu Eric Moger(60 tahun) pergi untuk operasi rutin guna menghilangkan polip di hidungnya. Tapi kemudian Dokter menemukan tumor berukuran bola tenis bersarang di belakang hidung dan mata kirinya. Cepat saja Eric didiagnosis menderita Skuamosa Carsinoma Cell (SCC) dan dokter harus membuang sebagian besar dari sisi kiri wajahnya, termasuk matanya, dengan tujuan untuk menyingkirkan kanker itu. Bagian dari palet atasnya juga dihilangkan, dan itu membuat Eric tidak dapat makan atau minum secara normal.

Kemudian Eric bebas kanker, tetapi wajahnya rusak permanen karena operasi. Dia mulai spiral ke dalam dan depresi, iamenolak untuk meninggalkan rumah dan menunda pernikahan yang telah direncanakan dengan tunangannya, Karen.

Selama empat tahun berikutnya Eric memiliki delapan operasi rekonstruksi gagal. Sebagai usaha terakhir, ia setuju untuk tampil di sebuah reality show Inggris yangmempertemukannya dengan seorang profesor bedah gigi Andrew Dawood dari London.

Dawood menggunakan scanner digital untuk menangkap wajah Eric dan kemudian menggunakan perangkat lunak digital untuk merancang sebuah topeng palsu. Virtual desain disalin dari sisi kanan wajah Eric dan dibalik sehingga sisi kiri akan cocok. Selanjutnya, Dawood menggunakan printer 3D untuk membuat cetakan nilon.

Proses desain dan percetakan memakan waktu sekitar enam minggu. Dia merancang sebuah perancah yang bisa dimasukkan ke dalam rongga wajah Eric untuk menenpelkan topeng di tempatnya dan menciptakan implan mulut yang akan menutup mulut Eric dan memungkinkan dia untuk makan dan minum secara normal.

3.      Exoskeleton

Perkembangan teknologi printer 3D saat ini telah mampu membuat lengan buatan untuk penyandang cacat. Seorang gadis kecil berusia 2 tahun bernama Emma memiliki penyakit langka yang dikenal sebagai Anthrogryposis.

Namun kini gadis 2 tahun itu mampu menjalani aktivitasnya tanpa harus tergantung dengan orang lain. Lantaran berkat hasil cetakan printer 3D yang diberi nama Wilmington Robotic Exoskeleton atau WREX.

WREX (Wilmington Robotic Exoskeleton) adalah hasil rapid prototyping yang dicetak dengan teknologi printer 3D. WREX menempel pada tubuh penderita dan menggunakan pita elastis dan pelat logam untuk memberikan kekuatan buatan agar dapat membantu penggunanya bergerak atau menggerakkan anggota bagian tubuhnya.

WREX mampu membuat bagian tubuh yang cacat menjadi bagian tubuh buatan yang normal dimana hasil cetakan bagian tubuh tersebut bisa disesuaikan dengan ukuran penggunanya. Selain itu WREX juga dapat di-resize atau diubah ukurannya sesuai kebutuhan dan di print ulang. Sejauh ini sudah 15 anak yang menggunakan WREX termasuk Emma.

  

4.      Rongga Trakea

Kaiba lahir di Akron, Ohio dengan cacat lahir yang disebut tracheobronchomalacia, suatu kondisi yang menyebabkan saluran udara sering runtuh, sering mengakibatkan Kaibasama sekali tidak dapat bernapas. Kondisinya akhirnya menjadi kritis dan ia dilarikan ke University of Michigan Medical Center di mana dokter Glenn Green dan Scott Hollister menggunakan 3-D printing untuk membuat belat untuk menahan napas Kaiba agar tetap terbuka.

Green, profesor THT pediatrik, mengatakan pemikiran di balik obat Kaiba adalah menemukan cara untuk menggantikan trakea Kaiba untuk sementara. "Kaiba memiliki tracheobronchomalacia terburuk yang pernah kulihat pada bayi," kata Green. Sekitar satu hari setelah Kaiba dibawa ke Ann Arbor, Hollister, profesor bedah mulut dan profesor teknik biomedis, mampu membangun belat atas trakea Kaiba menggunakan printer 3-D, sebuah perangkat yang menggunakan sistem laser-centering untuk mengukir benda-benda fisik yang dirancang pada komputer.

Keduanya, Green dan Hollister mengatakan efeknya terbilang cepat dan paru-paru Kaiba mulai mengembang dan mengempis secara normal. Belat Kaiba ditempatkan di luar trakea, dan terbuat dari bahan biodegradable yang akan larut setelah jaringan itu tumbuh dan sehat.

5.      Meramalkan penyakit dimasa depan

90 tahun lalu arkeolog asal inggris howwald carter membongkar mumi mesir, yang sampai sekarang masih awet dan utuh. Proses pembongkaran peti mati mumi membutuhkan kerja yang super hati-hati. Namun kini arkeolog dapat meminimalisir kerusakan mumi asli dalam peti, yaitu dengan cara memindai isi dalam peti yang selanjutnya di cetak menjadi patung mumi plastic berukuran sama, dengan menggunakan 3D Printer. Kehadiran 3D Printer diharapkan juga mengungkap informasi lebih tentang mumi mesir yang misterius, seperti penyakit yang diderita di masa lampau yang dapat membantu meramalkan penyakit di masa depan.

6.      Bioprinting

Bioprinting adalah suatu teknologi pembuatan organ atau jaringan tubuh makhluk hidup buatan dengan menggunakan divais 3D printing. Tujuannya dalam jangka panjang adalah untuk menggantikan organ atau jaringan tubuh yang rusak.

Pada 2002, Professor Makoto Nakamura, seorang dokter, menyadari bahwa printer jet dapat menghasilkan ribuan sel per detik, sebagai ganti dari tinta, dan membangun organ dalam 3D. Di tahun 2008, Nakamura berhasil membuat biotubing, semacam pembuluh darah, dengan printer jet.

Selain Nakamura, pada 2008, Professor Gabor Foracs dari Organovo mencoba bioprinting pembuluh darah dan jaringan untuk jantung dari sel ayam dengan menggunakan printer yang memiliki 3 head. Ketiga head masing-masing berisi sel jantung, sel endothelial, dan kolagen sebagai kerangka.

Bagaimana proses bioprinting?

Tahap persiapan / desain:

Citra dari MRI maupun CT scan dapat digunakan untuk mendapatkan gambaran detail mengenai jaringan atau organ yang akan dicetak dengan bioprinting. Selanjutnya dibuat secara detail lapisan demi lapisan organ atau jaringan yang akan dicetak, termasuk jenis sel yang ada di tiap lapisan tersebut, dengan menggunakan software khusus.

Tahap printing:

Proses printing dilakukan dengan mencetak biopaper, yang terbuat dari kolagen, gelatin, atau hydrogel lainnya, sebagai kerangka pendukung terlebih dahulu. Kemudian, sel tubuh yang akan dicetak pada lapisan pertama dicetak pada biopaper. Lapisan ini kemudian harus dikeringkan dengan menggunakan sinar UV sebelum diberi lapisan biopaper dan lapisan sel tubuh lainnya. Demikian seterusnya dilakukan hingga seluruh lapisan dari desain yang telah dibuat tercetak dan membentuk jaringan maupun organ yang utuh.

Nantinya lapisan biopaper dapat dihilangkan dan lapisan sel yang telah dicetak akan menyatu secara alamiah dalam beberapa waktu.

Miniatur kota dan bentuk-bentuk unik lainnya:

Seperti yang telah saya uraikan sebelumnya, printer 3d ini dapat membuat bentuk apapun selama objek sumber dapat dipetakan dalam pemetaan 3d. So what ideas you want to make it real? Dengan printer 3D everything is possible.

Jika dulu penggunaan printer 3D terbatas pada pemakaian pada industri dan perusahaan saja, ternyata sekarang printer 3d dapat dimiliki secara pribadi. Anda dapat menggunakannya untuk keperluan profesional studio misalnya atau untuk keperluan pribadi. Harganya bervariasi dari mulai 4 jutaan hingga ratusan juta jika dikonversikan dengan rupiah. Dan sudah banyak juga lho versi printer 3d portablenya.

1.  http://www.michigandaily.com/article/university-doctors-use-3-d-printing-save-childs-life 
2.  http://www.3dprinterworld.com/article/cancer-patient-gets-new-3d-printed-face  
3.  http://inhabitat.com/two-year-old-gains-use-of-her-arms-thanks-to-3d-printed-robotic-           exoskeleton/ 
4.  http://www.explainingthefuture.com/bioprinting.html 
5.  http://www.gpisprototype.com/ 
6.  www.youtube.com 
7.  http://blog.finderonly.net/2014/teknologi-printer-3d-mesin-printing-canggih.html