FREEDEE BLOG

A Nottingham Trent Egyetem (NTU) kutatói teljesen élethű, vérzésre, dobogásra és lélegzésre képes szív- és tüdőmodellt nyomtattak. A nyomatok rendeltetése, hogy szervátültetések előtti gyakorlásban segítsék a sebészeket: könnyebben tervezhetik meg velük a műtétet, biztonságos kutatásokat végezhetnek, az operáció pedig kevesebb kockázattal jár.

Tapintásra olyanok, mint az eredetiek, változatos keménységű szövetekből készíthetők. Egészséges és beteg szívekről vettek 3D szkent, a nyomatok ezért nagyon pontosak. A vérzés ugyanúgy szimulálható, mint a valódi szerv esetében, gyakorlás közben a sebész a tényleges műtét közben nem látható részleteket is észrevesz.

Mivel a jelenlegi modellek nem elég élethűek, a gyakorlás leggyakrabban emberi holttestekkel és állatok szerveivel történik. Az NTU kutatói szerint az ő modelljük élethűsége az első, amely tényleg megfelel a gyakorlás követelményeinek. A felsőoktatási intézményben korábban is printeltek már szívutánzatokat, de ezt a pontosságot egyszer sem érték el.

Nem véletlenül beszélnek belsejükben is részletesen kidolgozott, nehezen látható ereket és szívbillentyűket is tartalmazó következőgenerációs szintetikus szervekről. 

3D technológiák nélkül a modelleket nem lehetett volna ennyire életszerűre kidolgozni. Az is kellett hozzá, hogy a nyomtatásukhoz használt CT-adatokat valódi személyektől gyűjtsék be.

A kutatók brit sebészekkel és globális értékesítőkkel tárgyalnak a modellek teszteléséről. Míg a szívmodellnél a vérzés és a dobogás, addig a tüdőnél a lélegzés élethűségére, maximális természetességre törekedtek, és ezt sikerült is elérniük.

Mivel nem egyszeri használatra készültek, költséghatékonyak is.

Anouk Wipprecht, a fashiontech legismertebb képviselője újabb izgalmas alkotást mutatott be. A Drinkbot 2.0 premierjére a nürnbergi Beágyazott Világ 2024-en (Embedded World 2024) került sor.

A részben nyomtatott koktélrendszer egy ruha, viselője bármilyen partin egy Beagle-Y-AI nyílt forrású hardverrel – italokat keverő, hat perisztaltikus pumpával felszerelt, fedélzeti komputerrel – hangutasítással kommunikál. A viselhető technológiát a ruhára szerelte a tervező; női és férfi változat egyaránt készült belőle.

Miután a rendszerrel hangutasítással interakcióba léptünk – ezt és azt szeretnénk, töltsd ki –, a ruha hátán lévő apró pumpák mozogni kezdenek, csőrendszeren adagolják a kívánt piát az elöl lévő, printelt tartószerkezet által védett pohárba.

Az összetevők alapokból, alkoholokból és különféle szirupokból állnak, a shotokat mixer inspirálta. A rendszer hatféle folyadékot kever össze.

Wipprecht korábban is alkorott koktéldresszeket, az elsőt 2010-ben, aztán 2015-ben is egyet, valósidejű mixelés viszont csak most kivitelezhető, és eddig női és férfi változat sem volt, kizárólag unisex.

A ruha a műgyanta-alapú Elegoo Jupiter SE 3D printeren készült. A gép munkatere elég nagy, több darab printelhető vele egyszerre, gyorsan működik. Különleges refraktív fényforrást alkalmazva a fényexpozíció egységes és egyenletes, így a végső nyomat részletei kidolgozottabbak, élesebbek, simák és pontosabbak.

A ruha a Beagle-Y-AI rendszeren fut, amely a Texas Instruments képfeldolgozó technológiáján alapul. Gépi tanulással, hangot szöveggé alakító, az utasításokat lefordító alkalmazással működik.

Wipprecht elmondta még, hogy mivel a nyílt forrású (open source) törekvések elkötelezett támogatója, a Drinkbot 2.0 tervezése és kivitelezése során kiemelten fontos volt számára az azokat előre vivő és promótáló vállalatokkal való együttműködés. 

A additívgyártás-tanácsadó Wohlers Associates immáron huszonkilencedik alkalommal kiadta idei beszámolóját, a Wohlers Report 2024-et. Az anyag 245 3DP szervezet (szolgáltatók, gyártók stb.) adatai, valamint harmincöt ország száztíznél több szakértőjének közreműködésével készült.

A szerzők, a hagyományokhoz híven, kiemelték a 3DP legfontosabb trendjeit, majd előrejelzésekbe bocsátkoztak.

A 2023-as növekedés masszív, 11,1 százalékos volt 2022-höz képest. Az iparág becsült értéke története során először haladta meg a húszmilliárd dollárt – 20.035 milliárdot ért el. (A szám jóval magasabb, mint egy másik piaci hírekkel foglalkozó szervezet, az AMPOWER beszámolójában szereplő összeg.)

Terry Wohlers, az anyag elsőszámú szerzője elmondta, hogy az additív gyártópiac tényleges mérete a beszámolóban leírtnál is sokkal nagyobb. Nem vették figyelembe a beszámolóhoz a szervezeteken, vállalatokon, például az Adidason vagy a NASA-n belüli költéseket, a náluk folytatott kutatásfejlesztéseket, prototípus- és eszközkészítést. Mindez szignifikáns, de számszerűsíthetetlen összeg lehet.

Ami viszont nagyon is számszerűsíthető: a fémnyomtató-eladások huszonnégy százalékkal nőttek, a 2022-es 3049 után 2023-ban 3793-ar értékesítettek.

A jövővel kapcsolatban, a Wohlers a végfelhasználói darabok nagymértékű nyomtatására történő váltással számol. A printerek és az utófeldolgozás minőségének javulásával, kisebb alkatrészek gyártása többezer helyett több százezer, milliós nagyságrendű lesz.

A végfelhasználói termékek iránti kereslet növekedése és új alkalmazások felbukkanása lesz a közeljövő két legfontosabb trendje. A trendet a nyomtatók egyre nagyobb sebessége és az azzal járó költségcsökkenés mozgatja. A verseny növekedésével az anyagok költsége is esik, amellyel tovább csökkennek a gyártási költségek.

Az új anyagok és minősítésük komoly hatással lesz a légjármű-, a védelmi iparra, az egészségügyre és az energiaszektorra. Az új tervek hitelesítése, ipari szabványok fejlesztése további növekedést eredményez.

A Maine Egyetem 75 ezer dollárnyi támogatást kap az Egyesült Államok Energetikai Minisztériumától szélturbinák lapátjainak 3D nyomtatóanyagként történő újrahasznosítására. Az anyagot nagyméretű additív gyártásra fogják használni. A projekt mérföldkő lehet a felsőoktatási intézmény körkörös szélenergia-gazdaság megvalósítását zászlajára tűző törekvéseiben, és persze a technológia fejlődésében is.

A szélturbinák megkopott alkatrészeinek újbóli feldolgozása költséghatékony megoldás a nagyformátumú 3D nyomtatáshoz. Rövid szénszálak széllapátokból származó aprított, őrölt anyagokkal való helyettesítésével a kutatók száz százalékban újrahasznosítják a lapátok kompozit anyagát.

A kompozit szükséges tapadószilárdságának eléréséhez új keverési módszerek szükségesek, a kutatók most azokra összpontosítanak. Az eredményként kapott golyócskák alapanyagok lesznek a nagyformátumú, extrudálás-alapú 3D nyomtatáshoz.

A fenntarthatóság mellett, a projekt az évi többmilliárd dolláros előregyártott betoniparnak is hasznára válik. Az aprított szélturbina lapátanyagának az előregyártott betonzsaluzatok 3D nyomtatási folyamatába történő integrálásával az anyagköltségek jelentős csökkentése a cél, miközben (mint általában a 3D nyomtatásban) a geometriai szabadság is biztosított a tervezéshez és a gyártási folyamatok automatizálásához.

A projekttel a Maine Egyetem Fejlett Szerkezetek és Kompozitok Központja (ASCC) általánosabb környezeti céljainak megvalósulásához, a szárazföldi és tengeri szélenergia kisebb környezeti lábnyomához is közelebb kerülünk.

Egy következő lépésben ipari partnerekkel fognak nagyobb prototípusokat fejleszteni, esettanulmányokat végezni. A szélenergia mainál fenntarthatóbb, szélesebb körben elfogadott újrahasznosítását célozzák vele.

Az ASCC ad otthont a világ legnagyobb termoplasztikus nyomtatójának. Olyan projekteken dolgoznak, mint a világ egyetlen, száz százalék bioalapú printelt háza, a BioHome3D és az első nyomtatott hajó, a 3 Dirigo.

A Cornell Egyetem Weill Cornell Orvosi Központja és mérnökei felnőtt ember fülének utánzatát készítették el 3D nyomtatással. A fül természetesnek látszik, tapintásra is az. A bámulatos eredmény a 3DP mellett a legfejlettebb szövetszerkesztő technológiának köszönhető.

A kutatásról szóló tanulmányban precíz átültetéseket ígérnek, pontosan meghatározott anatómiával, biomechanikai tulajdonságokkal mindazoknak, akik születési rendellenességgel jöttek világra, vagy később veszítették el az egyik fülüket.

Fülek rekonstruálásához többszöri, aprólékos sebészi beavatkozás mellett komoly művészi képességekre és a részletek iránti érzékenységre van szükség. Az új technológia sokezer személynek kínál komoly lehetőséget – állítják a kutatók.

Sok sebész fájdalmas és akár hegesedéssel is járó műtét során gyerekek bordáiból eltávolított porcokból alakítja ki a másik fülhöz hasonlítható pótlást. A folyamat és az eredmény azonban nem annyira rugalmas, mint a Cornell kutatóinak esetében.

Természetesebb végeredményhez porcsejtek használata az egyik megoldás. A kutatók állati eredetű sejtekkel és azok egyik kulcselemével, kollagénnel dolgoztak. Elsőre sikeresnek látszott, de idővel a fül jól meghatározott topológiája eltűnt. A fül a sejtek tevékenysége miatt összehúzódott, és a felére zsugorodott.

A problémát kiküszöbölendő, a kutatók sterilizált állati eredetű porccal folytatták. Úgy dolgozták meg, hogy eltüntettek róla mindent, ami immunreakciót indíthat el. Nyomtatott fülformájú műanyag szerkezetbe töltötték, A szerkezetet a beteg füléről vett adatok alapján alakították ki. A porcdarabok a beültetést megerősítő és az összehúzódást megakadályozó szövetformálódást indítottak el.

A következő három-hat hónapban a szerkezet a fül anatómiai jegyeit pontosan utánzó, szövetet tartalmazó porccá fejlődött. A kutatók elmondták, hogy korábban nem jutottak el eddig.

A tesztekhez biomechanikai vizsgálatokat végeztek, és megállapították, hogy az utánzat az emberi fülporchoz hasonlóan rugalmas és nyúlékony. Az új anyag azonban nem volt olyan masszív, mint a természetes porc, ezért akár el is törhetett.

Megoldásként (optimális esetben) a páciens másik füléből kiszedett porcszöveteket adtak a keverékhez. Ezek a megfelelő fehérjékkel robusztussá és az eredetihez még hasonlóbbá teszik a porcot.       

Egyre markánsabb tendencia a 3D nyomtatás más technológiákkal együtt történő alkalmazása. Szaporodnak ezek a technológiák, az eredmények pedig ígéretesek.

Ilyen technológia a mind több fejtörést okozó elemek fejlesztése, gyártása. Több kínai egyetem kutatóiból álló csoport erre a problémára kínál megoldást – a rugalmas elektronika jövőjét előrevetítő elemeket igyekeznek printelni.

A hagyományos gyártásban az elsőszámú komponensnek számító katódokat, anódokat és elektroliteket kombinálnak össze úgynevezett „üledékbevonás” eljárással. A módszer hatékony, de megvannak a maga korlátai, az elem architektúrája, konfigurációja és külső kialakítása egyelőre nehezen dolgozható ki, akadozik a „személyre szabás.”

Erre kínálnak megoldást a kínai kutatók. Megközelítésükről tudományos cikket publikáltak, amelyben felvázolták a jelenlegi helyzetet, kiemelve a 3D nyomtatás integrálásának az előnyeit. A két technológia összekombinálásával a terület kihívásait és a megoldást is szemléltették.

Mivel a származéktermékek mennyisége folyamatosan nő, komoly kereslet mutatkozik a kimenetet optimalizáló technikák iránt. A kutatók optimisták az integrációval kapcsolatban, mert sok jelenlegi kihívást kezelhetnek vele.

Két előnyt emeltek ki: az elemek anyagát nyomtatható tintává alakítják, illetve nő a tervezési szabadság, és törvényszerűen nagyobbak a személyre szabás lehetőségei. A 3DP jellemző tulajdonságai miatt van így: pontosság, automatizálás, egyedire alakíthatóság, kompatibilitás, termelékenység, költséghatékonyság. Egyik legizgalmasabb alkalmazás lehet, amikor kisebb és rugalmas elemeket építenek orvosi implantátumokba.

Egyelőre persze csak az elméletet dolgozták ki, de a megvalósítással minden bizonnyal forradalmasítják a rugalmas elemek nyomtatását. Több szcenáriót is felvázoltak, köztük a nano mérettartományban történő printelés jövőjét, elemek szimulációját, csúcskategóriás nyomtatótinták fejlesztését. Mivel a hordozható és a magunkon viselhető technológiák piaca nő, hamarosan jöhetnek az első nyomtatott rugalmas elemek.

A robotika az egyik legkomplexebb infokommunikációs terület, az autonóm gépek tervezésének és kivitelezésének több technológiáját hozza közös nevezőre: elektronikát, mechanikát, mesterséges intelligenciát, vezérléselméletet, szenzorok és aktuátorok tudományát, biológiát. Gyorsan fejlődő diszciplína, a korai futószalag mellett serénykedő masináktól, sci-fi hősöktől és gonoszoktól, hamar eljutottunk az állatszerű szerkezetekig, humanoidokig és tovább. Egyre gyorsabbak és termelékenyebbek.

A mai robotok a mesterséges intelligencia, a gépi tanulás és az additív gyártás látványos eredményeinek hatására, sokkal „eszesebbek”, ügyesebbek, mint korábban bármikor. Legyen szó prototípuskészítésről vagy végtermékről, a 3D nyomtatást jelenleg széles körben használják robotépítésre, és vice versa, sokasodnak a nyomtatórobotok.

A 3DNatives szakportál áttekintette a printelt robotokat. Három csoportot különböztetett meg: a maker-mozgalomhoz rengeteg szállal kapcsolódó „csináld magad” (do-it-yourself, DIY) kezdeményezéseket, emberszerűeket (azaz humanoidokat) és kutatási projekteket.

Az első kategóriába olyanok tartoznak, mint az OpenBot Alapítvány FDM technológiával készült, azonos nevű gépe. Okostelefonok robotokká alakítása a mottójuk. Az AOSEED fejlesztőcsomagjával gyerekek, kreatív elmék, bárki érdeklődő 3D tervezéssel, printeléssel és kódolással elkészítheti saját gépét. A TOPS négylábú szerkezet, az Otto DIY gyerekeket hivatott beavatni a kódolás és a robotika világába.

Ezeknek a gépeknek az ára száz és hatszáz dollár között mozog.

A humanoidok közül a terület élenjárójának számító Boston Dynamics Atlasa a leghíresebb, őt részben printelt alkatrészekből állították össze, lábait például nyomtatták. A Pollen Robotics nyílt forrású Reachy-je torzó, fej és karok rendszere szabadon mozog, antennája érzelmeket képes továbbítani. Az emberekkel folytatott interakciókban és tárgyak megmozgatásában remekül teljesít, de a környezetében történő navigációban, objektumok automatikus detektálásában szintén nagyon jó. Pib a Printed Intelligent Bot otthon is printelhető oktatási eszköz, a tudományok, technológiák, mérnöki diszciplínák és a matematika (STEM) oktatásában szánnak neki fontos szerepet.

A svájci mérnökök által fejlesztett kétéltű Pleurobot szalamandra-utánzat, a Georgia Tech mikroszkopikus gépeit alig lehet látni, az UC San Diego puha robotja az egyik legújabb és legígéretesebb területet reprezentálja, a Purdue Egyetemen mikrorobotokat nyomtatnak, míg az olasz Filobot és I-Seed szintén puha gép. Ők szemléltetik legplasztikusabban a kutatási robotokat.

A mikroméretű 3D nyomtatás jelentős fejlődésen ment keresztül 2023-ban, az érintettek több mérföldkőnek számító eredményt értek el. Nemrég egy újabb fontos ugrás történt: a kaliforniai Stanford Egyetemen új mikroléptékű 3D nyomtatófolyamatot dolgoztak ki.

A technikával változatos formájú részecskék gyárthatók le. A fejlesztők kiemelik a gyorsaságot, hogy naponta akár egymillió, részletesen kidolgozott és egyedire kialakítható részecske készíthető el.

A Stanford Egyetem sajtóközleménye alapján a mikroszkopikus részecskék a gyártásban, az orvostudományban és a kutatásban használhatók fel. A mikroelektronika, a mikrofolyadékok különösen izgalmas alkalmazási területnek tűnnek, de csiszolóanyagként bonyolult gyártófolyamatokban, például gyógyszer-, oltóanyag-adagolásnál szintén jól teljesíthetnek.

Mikroméretű részecskék gyártása mindezidáig nagyon nehéznek bizonyult. Méretezhető előállításukhoz a fénybeállítások, az anyagtulajdonságok és a gyártóműveletek, mozgások speciális kombinációjára volt szükség. A megoldást az új fotopolimerizációs folyamat jelenti.

A folyamat a műgyantát gyorsan megdolgozó „folyamatos folyékony interfész-gyártáson” (CLIP) alapul. Szintén a stanfordi kutatók találták ki, még 2015-ben, és például a 3D nyomtatás egyik innovátora, a Carbon technológiája is azon alapul.

Korábban azonban nem vagy nehezen lehetett vele nagymennyiségű részecskét egyszerre előállítani. Most ezt is sikerült speciális technikával, a futószalaghoz hasonlóan működő „tekercsről tekercsre” CLIP-pel (roll-to-roll CLIP) megoldani.

A kutatók elmondták, hogy megteremtették a sebesség és a felbontás közötti kényes egyensúlyt.

A houstoni (Texas) Rice Egyetem kutatói fenntartható faszerkezeteket hoztak létre 3D nyomtatással. Az anyagtudománnyal és nanotervezéssel foglalkozó szakemberek a fa alapvető „építőkockáiból”, cellulózból és lignitből álló, segédanyagoktól mentes, vízalapú tintát dolgoztak ki.

A tinta izgalmas faszerkezetek tervezéséhez és 3D nyomtatásához használható. Speciális megmunkálási módja a közvetlen tintaírás (direct ink writing) nevű 3D nyomtatótechnika.

A kutatókat örömmel tölti el, hogy közvetlenül a természetes összetevőiből készíthető faszerkezet. Ezek a technikák és darabok a környezetbarátabb és innovatívabb jövőt vetítik előre – hangsúlyozzák.

„A fenntartható 3D nyomtatott faszerkezetek új korát vezetik be” – nyilatkozta az egyetemen anyagtudományt oktató, egyébként nanomérnök Muhammad Rahman.

A következmények messzire terjedhetnek, a technológia elvileg olyan iparágakat is forradalmasíthat, mint az építőipar vagy a bútorkészítés. A korábbi hasonló kísérletekkel ellentétben, a Rice Egyetemen kizárólag nanoméretű fakomponenseket használtak nyomtatásra.

A tinta összetételének optimalizálására koncentrálva, a természetes lignin-cellulóz egyensúlyt megőrizve, állították be a lignin- és cellulóz-nanoszálak és nanokristályok arányát.

A lignin a Földön legnagyobb mennyiségben előforduló egyik biopolimer, viszont sajnálatos módon, szinte semmire nem értékelik. Az egyetemen a nyomtatás után átfogó elemzést végeztek, hogy megállapítsák, milyenek a printelt fa felületi és belső szerkezetei, majd összehasonlították őket a természetes fakomponensekkel.

Nemcsak a textúrában,  hanem a szagban és az erőben is közeli hasonlóságokat mutattak ki. A nyomó- és hajlítószilárdságot vizsgáló teszteken szintén ígéretes, a természetes balsafát felülmúló eredmények születtek.

Új kreatív megoldások kivitelezésével, a technológia tömegessé válásával a 3D nyomtatás a divatipart is átalakíthatja, áramvonalasíthat gyártófolyamatokat, és nem utolsósorban, promótálhatja a fenntartható fejlődést.

Az izraeli gépgyártó XJet ezeket a lehetőségeket felmérve, állt össze a csúcskategóriás divattermékeket beszállító XOLUTIONS-szel, és látva a prémium minőségű rozsdamentes acél iránti kereslet növekedését, a luxusdivatban ékszerekhez és más cuccokhoz alkalmazzák a technológiát.

A Chromatic 3D Materials az avantgarde holland divattervezővel, Anouk Wipprechttel dolgozik együtt, nyomtatott elasztomerekbe integrálnak elektronikát, kreatív önkifejezés és ember-technológia integrációjának jövőbeli lehetőségeit villantják fel. A ruhához felhasználták a rugalmas és tartós ChromaFlow 70 anyagot.

A Stratasys, a 3D nyomtatás egyik legikonikusabb vállalata az április 23-25-i frankfurti Texprocess rendezvényen kiállítja a textíliákra közvetlenül nyomtató technológiáját fémjelző, 2022 májusában bevezetett J850 TechStyle 3D printerét. Korábbi módszerekkel kivitelezhetetlen, izgalmas mintázatok közvetlenól nyomtathatók vele ruhákra, optikai illúzió kelthető a technológiával.

A cég most főként a már meglévő darabokra történő printelést, azok feljavítását, megszépítését célzó új ötleteket, megoldásokat reklámozza. Termékek életciklusa hosszabbítható meg, a munka közben keletkező hulladékmennyiség csökkenthető, személyre szabott, egyedi darabok hozhatók létre a géppel.

A kifejezetten a divatvilágnak fejlesztett printer több anyagra, például gyapotra, farmervászonra és bőrre visz érdekes mintákat, és még az optikai illúziókeltés is egyedire alakítható ki vele. A printer sok szoftverrel kompatibilis, ezért a felhasználók 2D mintákat is módosíthatnak, színeket és más textúrákat adhatnak hozzájuk, 3D tervvé alakíthatják át őket. A géppel a Stratasys a divatvilág fontos szereplőjévé vált.

Az Eredeti Urbánus Tetkó Gyűjtemény a nagyvállalat és Travis Fitch designer közös munkája. Tetoválásokat nyomtattak farmerekre, dzsekikre. A kollekció nemcsak régi ruhákat alakított át hordható darabokká, hanem a fenntarthatóságot is reklámozza.

A 2023-as Londoni Divathéten mutatták be a tervező Jayne Pierson Ceridwen kollekcióját. A ruhákba integrált, nyomtatott elemek a fenntarthatóságot hangsúlyozták. A kelta mitológia által inspirált darabok az újjászületést és az átalakulást megszemélyesítő Ceridwen istenség előtti tisztelgések.