Češi objevují krásy staveb z 3D tisku. Liberecká univerzita pracuje na unikátní betonové 3D tiskárně

3d-tisk-tul4

Foto: TUL

Václav Záda a Leoš Beran spolu se studenty u TestBedu

0Zobrazit komentáře

Stavebnictví je obor, ve kterém se za poslední desetiletí neodehrálo příliš mnoho revolučních změn. Povaha stavebních materiálů a některé postupy se sice mění, ale stále se jedná o práci převážně manuální podstaty, která je velice náročná a také zdlouhavá.

Pokrok ovšem začíná klepat i na dveře od malty a o slovo se hlásí technologie 3D tisku, která by mohla do oboru stavebnictví přinést absolutní revoluci. Její součástí chce být také Technická univerzita v Liberci, která vyvíjí speciální robotické rameno schopné vytisknout i vícepatrový dům.

Postavit rodinný domek v řádu několika týdnů je heroický výkon, který vyžaduje maximální nasazení velkého počtu lidí a perfektní organizaci celého procesu. Většině lidí se stavby domu protáhnou na několik měsíců, někdy i let. U domků stavěných pomocí technologie 3D tisku však tyto časové osnovy neplatí.

3d-tisteny-dum-prvok1

Foto: Prvok

První český dům postavený pomocí 3D tisku

Domky, jejichž zdivo je tvořeno nanášením jednotlivých vrstev speciálního materiálu z pohyblivé trysky, lze tvořit daleko rychleji. Dnes domy z 3D tisku můžeme najít všude po světě, prozatím se ovšem stále jedná o velice mladý obor a většina projektu má víceméně experimentální povahu.

Levněji a šetrněji

Jeden takový domek bude již brzy možné obdivovat i na pražské náplavce. Prvok Michala Trpáka bude prvním domem vzniklým pomocí 3D tisku u nás a další by mohly rychle přibývat i díky technologii z Liberce. Hned čtyři fakulty tamní Technické univerzity (TUL) totiž spojily své síly na projektu nazvaném 3D Star.

Jedná se o robotické zařízení, které je schopno metodou postupného tisku vytvářet rozsáhlé vícepodlažní budovy, a to přímo na staveništi. K tisku jednotlivých částí přístroj nepotřebuje bednění a navíc dokáže tisknout svislé i vodorovné konstrukce. Díky tomu se jedná o celosvětový unikát, jelikož jinde na světě užívaní roboti prozatím tisk stropů a střešních konstrukcí nezvládají.

Nastartujte svou kariéru

Více na CzechCrunch Jobs

Celé zařízení by ve své finální podobě mělo umožnit výšku tisku až do 3,2 metru a délku 5,6 metru. Na místo stavby bude tato obří robotická tiskárna dopravována bez nutnosti velkých nákladních automobilů. Ty navíc nebudou muset na místo dopravovat ani již zmíněné bednění či velké prefabrikáty. Díky tomu je takovéto řešení mnohem levnější a přívětivější vůči životnímu prostředí než postupy dnes běžně uplatňované.

3d-tisk-tul2

Foto: TUL

Koncept 3D tiskárny pro tisk budov z Liberce

„Výroba cementu představuje velkou zátěž pro životní prostředí, a navíc nám docházejí potřebné suroviny, jako jsou kamenivo a štěrky. My chceme stavět lehké tenkostěnné betonové a nekonvenčně vyztužené konstrukce, které spotřebu materiálu značně sníží,“ přibližuje cíl projektu Jiří Suchomel z Fakulty umění a architektury TUL.

Navíc podle něj taková technologie vnese do architektury nezvyklou rozmanitost: „Tato technologie totiž umožňuje tisk komplikovaných tvarů a dokáže vyhovět i náročným a neobvyklým požadavkům.“

cytokine_primecell_1

Přečtěte si takéUmělé buňky či lék místo výměny kloubů. Medicínským a biotech startupům se v Česku daří a získávají desítky milionůUmělé buňky či lék místo výměny kloubů. Medicínským a biotech startupům se v Česku daří a získávají desítky milionů

Jednotlivé díly, kompatibilní jako kostky LEGO, je zařízení schopné tisknout na místě konečného umístění. To se týká především svislých stěn objektu. Vodorovné části budou tisknuty na zemi a následně přenášeny na místo určení.

V libereckých laboratořích již proběhlo úspěšné testování zařízení TestBed, které je prototypem finální konstrukce v měřítku 1:4. TestBed umožnil ověřit, že konstrukce dokáže vyjít vstříc i těm nejnáročnějšími architektům.

testbed-tul

Foto: TUL

Docent Václav Záda je jedním z hlavních autorů tiskového robota

„Architekti požadují, aby bylo možné tisknout stěny s prakticky libovolnou půdorysnou křivostí, která se může velmi rychle měnit. Včetně přerušování tisku a vzniku ostrých zlomů,“ vysvětluje Václav Záda, jeden z hlavních autorů tiskového robota, který by měl ve finále dosáhnout tiskové přesnosti dvou až tří milimetrů.

„Materiál je alfou a omegou tohoto tisku.“

„Výhodou této konstrukce je, že když je potřeba na krátkou chvíli zastavit koncový efektor, například v bodě zlomu, mohou se ostatní články robota po tu krátkou dobu stále pohybovat. Tím se neztrácí kinetická energie ramene, která bude u velkého zařízení nezanedbatelná. Ostatní stroje toto neumí,“ dodává Záda.

Ve spolupráci s ČVUT a Akademií věd

Vědci z TUL mají na svědomí vývoj hardwaru i softwaru nového zařízení a principy jeho navigace. Do projektu ale nejsou zapojeni sami, spolupracuje s nimi i ČVUT a také Akademie věd České republiky. Další testování TestBedu by tak mělo probíhat v Kloknerově ústavu ČVUT v Praze.

„Kolegové se tam budou zabývat mimo jiné vývojem cementové směsi a vhodných konstrukcí pro tisk. Materiál je alfou a omegou tohoto tisku. Musí totiž tuhnout dostatečně rychle, aby se vrstvy nebortily, ale zároveň, aby se spojovaly,“ říká za vědecký tým mechatroniky Leoš Beran a dodává, že v Kloknerově ústavu podrobí zkouškám celý TestBed, včetně trysky, dále průběh tisku a otestují i mechanické vlastnosti částí vytištěných z různých typů směsí.

3d-tisk-tul1

Foto: TUL

Jiří Suchomel v popředí a Petr Zelený u TestBedu

Spolu se správnou směsí je momentálně pracováno také na co možná nejlepší konstrukci tiskové hlavy, která směs vytlačuje. „K úpravám na konstrukci tiskové hlavy dochází, jak se postupně seznamujeme s problematikou tiskových směsí – jejich tekutostí nebo rychlostí tuhnutí,“ říká Petr Zelený, vedoucí katedry výrobních systémů a automatizace strojní fakulty na TUL.

Aby bylo možné i u nás naplno rozběhnout nový trend stavění domů pomocí 3D tisku, bude potřeba vyřešit ještě jednu velice důležitou věc, kterou je legislativa. Právě kvůli ní bude Prvok plout na vodě, jelikož stále neexistují stavební předpisy, které by počítaly s tištěnými konstrukcemi.

Celý projekt 3D Star je financován prostřednictvím Operačního programu Výzkum, vývoj a vzdělávání a Evropskou unií. Celkem se na projekt podařilo získat více než 134 milionů korun. Aby bylo možné poznatky zavést na trh a začít pomocí 3D Staru tisknout skutečné domy, bude zapotřebí nového projektu a ekonomicky silných investorů.

Umělé buňky či lék místo výměny kloubů. Medicínským a biotech startupům se v Česku daří a získávají desítky milionů

Jiří SvobodaJiří Svoboda

cytokine_primecell_1

Foto: PrimeCell

Cytokine pomůže pacientům s osteoartrózou pouhou injekcí

Když je v českém prostředí řeč o rizikovém kapitálu, v jedné větě se obvykle zmiňuje i projekt v oblasti e-commerce, umělé inteligence nebo jiný technologicky založený startup. Investoři, kteří se dívají běžně právě do těchto oblastí, ale objevují i nové segmenty, kde své peníze uplatnit. V případě fondu Lighthouse Ventures jde o medicínu, v níž uzavřel své dvě první investice.

Finanční injekci získávají české projekty Cytokine a Lyopor. První zmiňovaný pod vedením podnikatele Michala Zahradníčka vytváří lék pro pacienty s osteoartrózou, druhý pod taktovkou vědce Josefa Jančáře vyvíjí inovativní nástroj na růst buněk v laboratorním prostředí.

„Zatímco například o projekty v e-commerce se v Česku investiční fondy perou, v medicíně je rizikového kapitálu minimum,“ vysvětluje pro CzechCrunch důvody nejnovějších investic spoluzakladatel Lighthouse Ventures Michal Zálešák, který se ani v současné krizi nezastavuje.

Podle statistik finanční výkonnosti evropských investičních fondů mají totiž ty biotechnologické větší návratnost. Do vědecky náročnějších projektů se pak mohou v Lighthouse Ventures pouštět i proto, že investice řeší v rámci dlouhodobějšího horizontu, a tak není problém, pokud realizace daného projektu trvá více let.

primecell2

Foto: PrimeCell

Laboratoře PrimeCell

Cílem bylo najít především ambiciózní projekty vycházející z akademického výzkumu, které hledají investora a pokouší se o komercializaci svého know-how, mezi než lze bezpochyby zařadit i zmíněný Cytokine a Lyopor.

Lék místo výměny kloubu

První zmíněný Cytokin řeší osteoartrózu, tedy závažné poškození kloubů, kterým po celém světe trpí 10 % mužů a 18 % žen nad šedesát let. V celé populaci je to nemoc, kterou trpí 3,3 % obyvatel planety.

„Jelikož toto onemocnění způsobuje silné bolesti, většina z pacientů bere léky na tišení bolesti,“ popisuje Michal Zahradníček z Primecellu dosavadní stav léčby. Ani to ale pro některé není dostatečné, a tak jsou nuceni mnohdy předčasně podstoupit výměnu kloubu.

Lék Cytokine z laboratoří 4MEDi Ostrava se tak snaží předejít jak předčasné výměně kloubu, tak nadužívání analgetik na snížení bolesti. „My se soustředíme na léčbu příznaků bolest, zvýšení hybnosti a snížení zánětu,“ vysvětluje Zahradníček s tím, že na osteoartrózu jako takovou ještě žádné léčivo na světě neexistuje.

primecell6-min2

Foto: PrimeCell

Podnikatel Michal Zahradníček, vlastník skupiny PrimeCell

I tak je ale podle něho Cytokine jediným svého druhu na evropském trhu. Je jednoduše aplikovatelný injekčně a efekt by se měl projevit téměř okamžitě. Investice od Lighthouse Ventures pomůže k částečnému financování klinické studie. Ta může trvat od tří do pěti let, mimo jiné v závislosti na tom, zda se Zahradníčkovi a jeho týmu podaří dostat do zrychleného procesu Evropské agentury pro léčivé přípravky.

„Michal Zahradníček má za sebou úspěšnou podnikatelskou minulost a do Cytokinu už investoval spoustu vlastních peněz,“ vysvětluje Zálešák důvody, proč se Lighthouse Ventures rozhodlo Zahradníčkův nejnovější projekt podpořit. Ve formě konvertibilní půjčky získá nižší desítky milionů korun.

Nastartujte svou kariéru

Více na CzechCrunch Jobs

O Zahradníčkovi bylo v posledních týdnech slyšet také v souvislosti s jeho lékem na revma, z něhož se stala naděje pro boj s onemocněním COVID-19. Investice v řádech nižších desítek milionů korun jde ale již zmíněným jiným směrem, tedy na projekt Cytokine.

Látky stojící za Cytokinem už vědci ze Zahradníčkových laboratoří zkoumají deset let. Základem je takzvaná amniová membrána, která dříve posloužila například při poškození očí. Stejně jako na osteoartrózu se soustředí i na jiná onemocnění, jejichž příčinou je nepřiměřená reakce vlastního imunitního systému.

Růst buněk v reálnějším prostředí

Druhý projekt, do kterého Lighthouse Ventures investují, má potenciál k širšímu vědeckému, medicínskému i farmaceutickému použití. Zaměřuje se totiž na inovaci v laboratorním pěstování buněk. To v současné době spoléhá hlavně na jednodušší substráty, typicky látku zvanou agar.

Problém ovšem je, že na agaru rostou buňky pouze plošně, vzájemně spolu nereagují a nedokáží na něm vytvářet trojdimenzionální struktury, které by se podobaly tkáním. Ve finále tak vypěstované buňky úplně neodpovídají buňkám, které by za normálních okolností rostly například v lidské tkáni.

tomas-sebek

Přečtěte si takéTomáš Šebek spouští Virtuální čekárnu. Chceme v ní propojit 10 milionů lidí a 40 tisíc lékařů, říká v CzechCrunch PodcastuTomáš Šebek spouští Virtuální čekárnu. Chceme v ní propojit 10 milionů lidí a 40 tisíc lékařů, říká v CzechCrunch Podcastu

Lyopor tak sází na novou technologii, vytvářející pro buňky jakési 3D „lešení“, které nevýhody agaru řeší. „V takovém prostředí je růst buněk reálnější než na 2D substrátech, protože buňky se v něm chovají podobně jako v živé tkáni,“ vysvětluje Josef Jančář z brněnského výzkumného centra CEITEC, který za Lyoporem stojí.

Větší podobnost laboratorně vytvořených buněk vůči buňkám v organismu může mít velký vliv na efektivitu výzkumu v tkáňovém inženýrství nebo celé palety nemocí. „Například některé nádorové buňky se velice těžko pěstují, pokud prostředí neodpovídá tomu, jaké je v těle,“ upřesňuje Jančář.

lyopor2

Foto: Lyopor

Lyopor je kompletní „ready to use“ produkt na růst buněk

Samotná trojrozměrná „lešení“ pro buňky laboratoře experimentálně používají už deset let, ale do této chvíle byly závislé na vlastní přípravě 3D substrátů. Každá si podle Jančáře připravovala vlastní formu, které se ale mnohdy podstatně lišily. Výsledkem bylo, že výzkumy měly ještě nižší reprodukovatelnost, než je u buněčných výzkumů běžné, a závěry jednotlivých laboratoří nebylo možné věrohodně srovnat.

Malá reprodukovatelnost byla jeden z důvodů, který omezoval využití 3D substrátů ve farmaceutickém a kosmetickém průmyslu. Lyopor tento problém výrazně zmenšuje, kromě toho ale zkracuje i dobu kultivace buněk, a to jak díky řešení na bázi proteinů, tak polysacharidů. Výsledkem je – podle slov Jančáře – „ready to use“ balíček.

„Lyopor je zdárným příkladem projektu transferu univerzitního know-how.“

Ve výsledku by tak Lyopor mohl pomoct například rychlejšímu výzkumu nejrůznějších typů rakoviny, efektivnějšímu přenosu výsledků z laboratorních zvířat nebo k tvorbě spodní vrstvy kůže pro léčbu hlubokých popálenin.

Investice od Lighthouse Ventures pomůže projektu s rozšířením patentové ochrany, propagací do medicínské komunity a získáním certifikátu GMP (správná výrobní praxe), která je nutným předpokladem pro využití Lyoporu ve farmaceutické výrobě.

zalesak

Foto: Nguyen Duy McLavin/CzechCrunch

Jeden z partnerů v investičním fondu Lighthouse Ventures Michal Zálešák

lego-nike-dunk

Přečtěte si takéNové tenisky Nike jsou z LEGO kostek. Takhle vypadajíNové tenisky Nike jsou z LEGO kostek. Dvě slavné značky rovnou ukázaly, jak vypadají

„Lyopor je zdárným příkladem projektu transferu univerzitního know-how. Pan profesor Jančář je ve své oblasti uznávaným odborníkem, který se komercializaci podobných projektů věnuje dlouhodobě,“ popisuje Zálešák důvody investice. Lyopor od Lighthouse Ventures obdrží jednotky milionů korun, taktéž ve formě konvertibilní půjčky.

Do Lighthouse Ventures vložilo několik zakladatelů včetně Zálešáka jeden milion eur, čtyři miliony poskytli privátní investoři a celkem patnáct milionů eur poskytl Evropský investiční fond (EIF). Kromě technologií v medicínském sektoru se orientuje na inovativní projekty, které využívají umělou inteligenci či automatizaci ke zlepšení svých oborů.