หนึ่งในแนวคิดเพื่อการพัฒนาอย่างยั่งยืนของยุคนิคมอวกาศในอนาคตคือเรื่องการรักษาอาการบาดเจ็บโดยอาศัยชิ้นส่วนอวัยวะที่พิมพ์จากเครื่องพิมพ์ 3 มิติ และตอนนี้บริษัทผู้ผลิตเครื่องพิมพ์ 3 มิติ 2 ราย ได้ร่วมมือกันพัฒนาเครื่องพิมพ์ดังกล่าวและเตรียมจะส่งไปให้นักบินอวกาศได้ใช้งานกันบนสถานีอวกาศนานาชาติ (ISS)

บริษัทที่ว่านี้คือ Allevi ซึ่งเป็นผู้ผลิตเครื่องพิมพ์เนื้อเยื่อและชิ้นส่วนอวัยวะ และ Made in Space ซึ่งเป็นบริษัทผู้ผลิตเครื่องพิมพ์ 3 มิติที่มีการใช้งานอยู่บนสถานีอวกาศนานาชาติมาก่อนแล้ว

Allevi นั้นเพิ่งพัฒนาหัวฉีดวัสดุพิมพ์รุ่นใหม่ที่ชื่อว่า ZeroG ซึ่งเป็นหัวฉีดที่ได้รับการออกแบบมาเพื่อการใช้งานในสภาวะไร้แรงโน้มถ่วง โดยหัวฉีดนี้ได้รับการพัฒนาโดยเน้นหนักว่าจะไม่ทำให้วัสดุพิมพ์หลุดเป็นละอองลอยเคว้งเพ่นพ่านในสถานีอวกาศ ทั้งนี้หัวฉีด ZeroG นี้จะถูกนำไปติดตั้งในเครื่องพิมพ์ของ Made in Space ซึ่งพิสูจน์ฝีมือด้วยการสร้างเครื่องพิมพ์ 3 มิติเพื่อการใช้งานจริงบนอวกาศมาแล้ว 2 เครื่อง โดยเครื่องแรกนั้นถูกส่งขึ้นไปให้นักบินอวกาศใช้งานกันในปี 2014 และเครื่องที่ 2 ก็ถูกส่งตามไปในอีก 2 ปีถัดมา

หัวฉีด ZeroG ของ Allevi ก้านสีดำด้านซ้ายคือกระบอกสูบ ส่วนกระเปาะใสด้านขวาคือหลอดไฮโดรเจลที่เป็นวัสดุพิมพ์

สำหรับจุดเด่นของเครื่องพิมพ์ Made in Space นี้คือระบบการทำความร้อนที่ออกแบบมาพิเศษ เนื่องจากในสถานีอวกาศนั้นแรงโน้มถ่วงแบบที่ปรากฏบนพื้นโลก ผลก็คือไม่มีการพาความร้อนอย่างที่เราคุ้นเคย เนื่องจากการที่อากาศร้อนจะลอยตัวขึ้นสูงและอากาศเย็นเคลื่อนที่ลงต่ำนั้นเป็นการเคลื่อนที่ตามแรงโน้มถ่วงของโลกนั่นเอง ด้วยเหตุนี้การออกแบบเครื่องพิมพ์เพื่อให้ส่วนที่ควรจะร้อนนั้นยังคงร้อนอยู่ได้ในขณะที่ส่วนที่ควรจะเย็นก็ยังคงเย็นอยู่จึงเป็นผลงานการพัฒนาพิเศษที่ไม่ใช่ผู้ผลิตเครื่องพิมพ์ 3 มิติทุกรายจะทำได้ง่ายๆ

หน้าตาเครื่องพิมพ์ 3 มิติของ Made in Space แบบที่ใช้ในสถานีอวกาศ

วัตถุประสงค์ในการติดตั้งเครื่องพิมพ์ชิ้นส่วนอวัยวะในสถานีอวกาศนี้ก็ยังไม่ใช่ว่าจะเป็นไปเพื่อใช้สำหรับการเตรียมชิ้นส่วนเพื่อทำการรักษาร่างกายนักบินอวกาศจริง แต่เป้าหมายหลักก็เพื่อการทดลองเปรียบเทียบกับงานพิมพ์ชิ้นส่วนอวัยวะภายใต้สภาวะที่มีแรงโน้มถ่วงตามปกติบนโลก ซึ่งสภาพไร้น้ำหนักบนสถานีอวกาศนั้นอาจจะเอื้อต่อการสร้างชิ้นส่วนที่มีรายละเอียดโครงสร้างแตกต่างไปจากงานพิมพ์ที่เต็มไปด้วยข้อจำกัดบนพื้นโลกก็เป็นได้ และแน่นอนว่านี่คือการริเริ่มสู่การพัฒนาระบบการพิมพ์เนื้อเยื่อและชิ้นส่วนอวัยวะเพื่อการรักษาอาการบาดเจ็บได้จริงในอนาคต

ในแง่เทคนิคงานพิมพ์แล้ว Allevi มั่นใจมากว่าหัวพิมพ์ ZeroG นั้นพร้อมสำหรับการทดลองบนสถานีอวกาศแล้ว อย่างไรก็ตามพวกเขาจำเป็นต้องได้รับการอนุมัติจาก NASA และหน่วยงานที่เกี่ยวข้องก่อน ทั้งเรื่องมาตรฐานความปลอดภัยด้านวัสดุที่ใช้ผลิตหัวฉีด, วัสดุพิมพ์ซึ่งเป็นไฮโดรเจลที่มีส่วนประกอบเซลล์มนุษย์อยู่ด้วย และความแข็งแรงของหัวฉีดที่จะต้องผ่านเครื่องเหวี่ยงทดสอบ เพื่อให้แน่ใจว่า ZeroG จะไม่พังเสียก่อนในขณะที่อยู่ในระหว่างการเดินทางออกจากโลก

เรียกได้ว่าโครงการนี้คือการดึงเอาจุดแข็งของผลงานจากทั้ง Allevi และ Made in Space เข้ามาผสานเพื่อให้ได้เครื่องพิมพ์ที่ตอบโจทย์การปฏิบัติงานและดำรงชีวิตในอวกาศเป็นระยะเวลานานอย่างแท้จริง

ที่มา - IEEE Spectrum