Tindipritsimisest ja kuhu see viis

Esimese nädala postitus (noppeid IT ajaloost)

Tindiga printimise (inkjet) metoodika printimises seisneb digitaalse kujutise tekitamises füüsilisele infokandjale (tavaliselt paber), pritsides sinna tinditilgakesi. (1) See tehnoloogia hakkas arenema 1950-ndatel aastastel, kuid alles paarikümne aasta pärast jõudsid printerid reaalselt müügile. Alguses kasutati konstantselt tinti väljutavat printeri pead, kuid see variant raiskas tinti ning kuigi tehnoloogia on vähesel määral kasutusel ka tänapäeval, sai edukamaks variant, kus tinditilk tekitatakse vaid vajadusel. (2) Tinditilgakesi saab tekitada kahel viisil. Üheks neist on kasutada materjalide soojuspaisumist ja teine piesoelektriliselt laetud kristallide omadust pinge rakendamisel kuju muuta. (4) Kristalli kuju muutust kasutatakse tinditilga väljutamiseks. (3) Soojuspaisumise kasutamine on ilmselt lihtsam ja odavam, kuid see paneb kasutatavale materjalile mõningad piirangud (temperatuuritaluvus) ning elektrilise pinge muutust on võimalik ajas paremini kontrollida ning kiirelt muuta. (4)

Piesoelektrilisel metoodikal on lisaks tindiga printimisele kaks mind huvitavat edasiarendust ja leian, et need väärivad eraldi väljatoomist.

Tindiga printimise tehnoloogia eripära tõttu on võimalik sarnasel viisil tekitada ka 3-dimensionaalseid kujutisi, kasutades prinditavaks materjaliks tindi asemel erinevaid plaste või isegi metalli. (5)

3D printimisest on kujunenud eraldi tööstusharu, mis on tootjatele abiks tootearenduses kiirel prototüüpimisel, testimisel ja kvaliteedikontrollil. 3D-printimise alguseks loetakse 1980-ndaid aastad, mil Jaapani teadlane Hideo Kodama hakkas välja arendama kiiret prototüüpimise tehnoloogiat. Kodama kasutas ultraviolettkiirguse toimel tahkestuvat plastikut, mida kihthaaval tootele lisati. (6)

Esimene patent 3D printimise tehnoloogiast kuulub Charles Hull’le, kes leiutas stereolitograafial põhineva 3D-printimise tehnoloogia. Charles Hull oli üks praeguse 3D printerite suurtootja 3D Systems asutajatest ning teda loetakse 3D printimise tehnoloogia alusepanijaks. (7)

On järjest enam tööstusharusid, mis siin-seal tootmise- või arendusprotsesside kiirendamiseks 3D printereid kasutusele võtavad. Tasapisi hakkab 3D-printimine jõudma ka tavakasutajani. Eestis on juba praegu võimalik mõnesaja euro eest endale selline printer koju osta ja 3D-tehnoloogia võimalusi katsetada. Minul isiklikult printerit veel ole, kuid olen korduvalt tundnud kiusatust paluda mõnd kolleegi endale paar vajalikku eset (mis juhtumisi purunesid ning poes enam saadaval ei ole) välja printida.

 Kuna töötan selles valdkonnas, on mul olnud võimalus jälgida väiksemaid 3D-printereid töötamas ning suuremaid näpuga katsuda. Kolleeg näitas mulle kord eksootilist pealuud, mille oli palunud välja printida üks muuseum. Et saada täpne kujutis, skänneeriti pudeneva hakkav originaal alguses 3D skänneriga arvutisse, ning saadud info alusel prinditi koopia, mis ilmselt päris pikki aastakümneid eksponeerimist kannatab. Koopia materjal oli värvilt ja pinnatöötluselt väga sarnane originaaliga ning kui täpsemalt ei teaks, siis ilmselt muuseumis eksponaati vaadates asendust kahtlustada ei oskakski.

Midagi toredat: lugu kotkast, kelle vigastatud nokk remonditi 3D-printimese tehnoloogiaga: https://www.youtube.com/watch?v=M1jxnogZgd4

Veel lugusid loomadest: https://www.youtube.com/watch?v=IRG4qg8UXus

 

Teine tindiprinteritega seotud tehnoloogia jääb biotehnoloogia valdkonda ja ning jagab ühist ajalugu eelmainitud piesoelektrilise tindiprinteriga. Tehnoloogiat nimetatakse (läbi)voolutsütomeetriaks ja selle algusaeg jääb sarnaselt tindiprinteritega 1960-ndatesse aastasse. Siis leiutati esimene automatiseeritud rakusorter, mis oli võimeline sensorist mööda voolutatavate rakkude suurust mõõtma. Vastavalt suurusele sai rakke sisaldavaid tilku elektrilaenguga laadida ning laengu järgi sorteerida. Sorteerimine toimus voolutamise järgmises faasis, kui laetud tilgad jõudsid vastanduvate laengutega plaatideni, mis vastavalt laengule rakkude teekonda muutsid. Esimene selline sorter on dateeritud aastasse 1965.(8)

Edaspidi lisandus voolutsütomeetria analüüsi ka flurestsentsil põhinev märgistus (tavaliselt antikehadega konjugeeritud märgised). (9) Olen näiteks kasutanud fluorestsentsi kasutavat BD masinat FACS – Fluorescense Activated Cell Sorter. Mitte ajada segi fax-iga, kuigi kõlab sarnaselt 😊. Sellega saab fluorestseeruvalt märgistatud rakke analüüsida, sõltuvalt märgise tugevusest. Võimaldab mõõta ka kahte erinevat märgist, tingimusel, et neil on emiteeritavates lainepikkustes piisav vahe, mis muudab värvid eristatavateks. Vastavalt mõõdetud parameetritele saab rakke sisaldavad tilgad laengute abil diferentseerida ning siis juba vastavalt sellele sorteerida.

1. https://www.seapdigitalprinter.com/news/inkjet-printers-from-scratch.html
2. https://castleink.com/blogs/printer-help/inkjet-printer-history
3. https://www.weber-marking.com/glossary/piezo-inkjet-printers.html
4. https://aldertech.com/piezoelectric-print-heads-vs-thermal-print-heads/
5. https://www.sciencedirect.com/topics/engineering/inkjet-printing
6. https://www.bcn3d.com/the-history-of-3d-printing-when-was-3d-printing-invented/
7. https://3dprint.com/134861/chuck-hull-asme-landmark/
8. https://bitesizebio.com/13693/historical-background-of-flow-cytometry/
9. https://www.walshmedicalmedia.com/open-access/evolution-of-flow-cytometry-technology-1948-5948-1000208.pdf