FREEDEE BLOG

A Heidelberg Egyetem szerint mikroalgák, például egyes zöld algák különösen alkalmasak fenntartható anyagok 3D lézernyomtatásához. Most fordult elő először, hogy egy kutatócsoport mikroalgákból kinyert biotintából printelt komplex és biokompatibilis mikroszerkezeteket.

Az anyagot implantátumokhoz és 3D sejttenyészetek állványzataként használhatják a jövőben. A 3D nyomtatótechnológiák közül a kétfotonos lézernyomtatással lehet legjobban dolgozni mikro- és nanoléptékben. A felbontással különösen elégedettek, a fotonikától, mikrofolyadékoktól a biomedicináig, több területen számíthatunk alkalmazásokra.

Eddig főként petrolkémiai alapú polimereket használtak tintaként a rendkívül precíz lézernyomtatás-eljáráshoz. Ezek a polimerek azonban hozzájárulnak a fosszilis tüzelőanyagok használatához, üvegházhatású gázok kibocsátásához, és mérgező összetevőket tartalmazhatnak.

Velük szemben, gyors növekedésük miatt a mikroalgák remek „biogyárak” fenntartható nyomtatóanyagok előállításához. Tenyésztés közben pedig lekötik a széndioxidot. Érdekes módon, hiába rendelkeznek sok előnnyel, szinte senki nem kezeli őket a fényalapú 3D nyomtatás nyersanyagaként.

A kísérlethez két algafajtát – egy kovamoszatot és egy zöldalgát – választottak ki. Mindkettő nagy mennyiségű folyadékot, triglicerideket tartalmaz. Kivonatolták belőlük, majd akrilátokkal funkcionálissá tették azokat, hogy a nagy sugárzás mellett gyorsan menjen a keményedés. A mikroalgákban jelenlévő, fényre aktiválódó zöld pigmensekről bebizonyosodott, hogy alkalmasak fotoiniciátoroknak. Ha fénynek vannak kitéve, a tintát 3D szerkezetté szilárdító vegyi reakciókat indítanak el.

Így elkerülhető a hagyományos tintákban megtalálható, potenciálisan mérgező adalékanyagok használata.

Az új tintával különféle 3D mikroszerkezeteket hoztak létre. A szerkezetek komplexek, például üregekkel is rendelkeznek. Kompatibilitásukat sejttenyésztésnél is vizsgálták. Kb. huszonnégy óra tenyésztésnél szinte száz százalékos túlélési arányt figyeltek meg.

A SWISSto12 műholdas és rádiófrekvenciás (RF) termékeket gyárt. Augusztusban tízmillió dolláros szerződést kötöttek vele, hogy egy európai OEM-nek készítsen a tengeri biztonságot javító felszerelést. A hír nem sokkal azon bejelentés után látott napvilágot, hogy a svájci cég RF-antennákat szállít a Northrop Grumman kommunikációs műhold-alkalmazásához. 

A vállalat antennarendszerek széles portfolióját kínálja. Az antennákhoz kihasználják innovatív tervezési módszerüket és szabadalmaztatott 3D nyomtatótechnológiájukat.

Tevékenységük célja, hogy következőgenerációs RF kommunikációs és érzékelő-termékeket szállítsanak tengeri, légi és földi alkalmazásokhoz. Jól állnak.

A 3D nyomtatótechnológia rádiófrekvenciás termékalkalmazásokhoz történő használatát illetően ugyanis a SWISSto12 rendelkezik világ legnagyobb IP-portfoliójával. Ezek a termékek könnyűek, kompaktok és robusztusak, ügyfelek dicsérik őket. 

Teljesítményűk iparági vezetővé emeli az antennákat, antenna-alkatrészeket. Ennek köszönhetően a termékek ideálisak nehéz körülmények közötti, például tengeri alkalmazásokhoz.

A régi antennákat hagyományos gyártási és összeszerelési megkötések korlátozzák. A szabadalmaztatott 3D nyomtatótechnológiákkal a svájci vállalat túllép rajtuk, nagyon komplex és könnyű darabokat tud készíteni. Ezek a nyomatok optimalizálják a teljesítményt, hatékonyságot, lefedettséget.

Széleskörű előnyökkel járó, új antenna-teljesítmény kategóriáról beszélhetünk – vélik a SWISSto12 szakemberei. Tengeri, légi és földi környezetekben történő biztonságos alkalmazások profitálhatnak sokat belőle.  

A linzi Kepler Egyetemi Kórházban sikeresen beültették az első kerámia állkapocs-protézist egy betegbe. A műtét komoly előrelépés az orvostudományban, a 3D nyomtatás egészségügyi alkalmazásaiban. Az eljárás az Európai Unió által finanszírozott, számos területről érkező tizenkilenc partnerrel futó, interdiszciplináris INKplant projekt része. 

A printeket értelemszerűen a kerámianyomtatásban világelső osztrák Lithoz fejlesztette, míg a munkát a Profactor GmbH vezeti. Az implantokat súlyos állkapocs-sorvadásban szenvedő személyeknek készítik. Esetükben a fogak elvesztésével jelentősen romlik a csontok állapota, és ezért a hagyományos fogsorok vagy beültetések nem használhatók.

A kezelés általában, sok idős beteg számára a kapcsolódó egészségügyi kockázatok miatt kivitelezhetetlen invazív csontátültetést igényel. Az új, innovatív fejlesztés beültetéséhez azonban nincs szükség csontátültetésre, és úgy tervezték, hogy a sebészi beavatkozás és a felépülés idejét is minimalizálják.

A Lithoz LCM technológiájával biokompatibilis és nagyon szilárd cirkónium-oxidból készült implantátumot eleve úgy alakították ki, hogy a csonthártya alá illeszkedjen. Mindössze egyetlen műtét kell hozzá, amellyel a gyógyulási idő a negyedére csökken.

A sikeres beültetést követően valószínűleg az Agensmed GmbH szabadalmaztatja az implantátumot, és a Lithoz 3D nyomtatási kapacitásait kihasználva, kezdi el tömegesen gyártani.

Az INKplant projekt nem az egyetlen kísérlet a területen. A Stratasys IS Digital Anatomy printerét például élethű, páciens-specifikus anatómiai modellek készítésére találták ki. Előkészítő tervezésekhez nélkülözhetetlen, mert az ilyen gépekkel drasztikusan csökkenthető sebészek a beavatkozást megelőző tervezésre fordított ideje.

A költségek szintén esnek, miközben az emberi szövetek és csontszerkezetek nagyon pontos, biomechanikai szempontból hiteles megjelenítésével jelentősen nő a sikeres műtét esélye.

A BMW Csoport megkapta a 2024-es Felvilágosít díjat. A rangos elismerés az innovatív M Vizionárius Anyagok Ülésért (M Visionary Materials Seat) járt az autógyártónak. Az éves díj a széndioxid-kibocsátást csökkentő, a víz- és energiafogyasztást minimalizáló, az anyagok újrahasznosítását segítő, innovatív könnyűszerkezetes és fenntartható autóipari megoldásokért jár.

Az ülés részben alga-alapú polimerekből, 3D nyomtatással készült. A BMW Csoport azért kapta meg a díjat, mert a kutatási projekt előrevetíti a jövőbeli termékfejlesztést. Az ítészek a fenntartható üléstervezést és a termék teljes életciklusára történő összpontosítást tartották kiemelkedőnek.

A globális autóipar egyik leginnovatívabb és leglátványosabban fenntartható fejlesztéséről van szó. A BMW sajtóközleményében ugyan nem említette egyértelműen, de nagyon úgy tűnik, hogy a projekthez használták az MIT (Massachusetts Institute of Technology) Önösszeszerelő Laboratóriumának „folyadék a folyadékban” 3D nyomtatási folyamatát.

A BMW évek óta foglalkozik vele, és a Gyors Folyadéknyomtatás (RLP) technológiáról bebizonyosodott, mennyire ígéretes az autóipar gyors elasztomer-alkalmazásaiban. Ekkor kezdte a szakmai közvélemény megérteni a technikában rejlő potenciált.

Mostanában pedig az autógyártó még elmélyültebben foglalkozik vele, és a BMW i Venture komolyan be is fektet az RLP-be és a kapcsolódó gélnyomtatásba. Az RLP ipari szabványanyagokkal, mint a gumi, a szilikon és habok, képes puha és rugalmas termékeket utófeldolgozás nélkül előállítani. Az üléshez algaalapú polimert használtak.

A díjnyertes ülés ösztönzőleg hathat növényi alapú anyagok használatához, és a köréje szerveződő kutatási platform keretében, a cirkuláris tervezés részeként hozzájárulhat másodlagos nyersanyagok és az újrahasznosítás növeléséhez.  

Az úgynevezett örökéletű vegyszerek (PFAS) olyan termékeken keresztül kerülnek a környezetbe, mint a vízlepergető szövetek, festékek, tűzoltó habok vagy tapadásmentes serpenyők. Ezeknek a mesterséges anyagoknak a lebomlása több mint ezer évig eltarthat – innen ered az elnevezés –, és a környezetszennyezés mellett az egészségre is káros hatással vannak: szerepet játszanak reproduktív, fejlődésbeli problémák, szív- és érrendszerbeli és más betegségek kialakulásában.

Minél több kerül belőlük a környezetbe, annál nagyobb veszélyt jelentenek az ökoszisztémára és az emberi egészségre. Mindezeket figyelembe véve, teljesen logikus, hogy egyre nagyobb erőkkel próbálunk tenni valamit ellenük. Legjobb persze az lenne, ha megakadályoznánk a keletkezésüket, de jelenleg legalább annyira fontos, hogy megtaláljuk a módját, miként távolíthatók el a környezetből.

Az angliai Bath Egyetemen ezzel kapcsolatos kutatásokat végeznek. Az egyik csoport a perfluor-oktánsav (PFOA) és a polifluor-alkil anyag (PFAS) vízből történő eltávolítására dolgozott ki technológiát. A fejlesztés középpontjában nyomtatott kerámiarácsok állnak.

A printelt kerámiával „beoltott” rácsok – a kutatók nyelvhasználatában monolitok – a PFOA és a PFAS hetvenöt százalékát sikeresen eltávolítják az általuk kezelt vízből. A vízkezelés új módja nemcsak hatásos, hanem hatékony is, mert nem kell hozzá sok áram, tehát energiatakarékos és a vegyszerek eltávolítása mellett ezért is környezetbarát.

A vízkezelő monolitok négy centiméteresek, nyomtatható tintából készülnek, a tintába kerámia indium-oxidot töltenek. Utóbbi anyag megköti a PFAS-t. A hengeres rácsszerkezetet extrudálás-alapú folyamattal állítják elő. Kulcsszerepet játszik a kis szerkezetek felületének kiterjesztésében, mert a vegyszerek így tapadnak meg a rácsfelületen, míg a víz átszűrődik.

Nyomtatás után tizenkét óra hosszat, szobahőmérsékleten szárították a kerámiával töltött szerkezeteket, majd csőalakú kemencében tíz órán keresztül szinterezték őket.

A kutatók szerint monolitok nyomtatása viszonylag egyszerű, és emellett remekül méretezhető is: a felület növelhető, ami létfontosságú az örökéletű vegyszerek eltávolításához.

Mind inkább úgy tűnik, hogy az additív gyártás megváltoztatja a modern hadviselést. Ukrajnában szinte napi tapasztalat, hogy 3D nyomtatással nemcsak érszorítók készíthetők sebesülteknek, hanem fegyverek is. Például ember nélküli légi járművek (UAV), népszerű nevükön drónok.

Újabb szereplő jelent meg a katonai piacon: Tajvan saját nyomtatott drónsereget tervez, amelyeket egy esetleges Kína elleni összecsapásban alkalmaznának. Az ország szerint a gépek fontos szerepet játszhatnak a függetlenség megőrzésében.

A Kínai Népköztársaság és a vitatott státuszú sziget közötti ellentétek 1949-ig vezethetők vissza, amikor a Kommunista Párt végérvényesen diadalmaskodott a köztársasági Kuomintang felett, és az utóbbiak Tajvanra menekültek.

Az elmúlt években Kína látványosan több hadgyakorlatot vezényelt le a sziget és a szárazföld közötti szorosban és környékén, a feszültségek pedig folyamatosan nőnek. A drónhadsereg létrehozásának ez az elsőszámú oka.

Drónok sok területen, a hadászatban például megfigyelésre, egészségügyi cuccok szállítására, fegyverek telepítésére alkalmazhatók. A Tajvani Védelmi Minisztérium számára mindenesetre nagyon fontosak lehetnek, mert 175 millió dollárért vásárolnak 3200 darabot.

Emellett azonban olcsóbb módszereket kell találniuk a fejlesztéshez. Itt lép színre egy helyi gyártó, a Thunder Tiger Csoport, az egyik legnagyobb a szigeten. Az amerikai RapidFlight légjármű-ipari vállalattal közösen fognak dolgozni a drónhadseregen – legalábbis a kiszivárgott infók alapján. A RapidFlight rendelkezik már drónnyomtatási tapasztalattal.

Fogalmunk sincs, milyen technológiával dolgoznak, hogy néz majd ki a végtermék. Azt viszont tudjuk, miért döntöttek az additív gyártás mellett: mert alacsonyabbak az előállítási költségek, tizedére csökkenthető a tárolás környezeti lábnyoma. Utóbbit azzal magyarázzák, hogy kritikus alkatrészeket csak akkor printelnek, ha pont kellenek.

Más technológiákkal nem lehetne ilyen gyorsan reagálni szükségszerűségekre. Persze azt még nem tudjuk, hogy sikersztori lesz a tajvani vagy sem, a drónnyomtatás mindenesetre nagyon népszerű, és a huszonegyedik századra jellemző aszimmetrikus hadviselés elképzelhetetlen UAV-k nélkül.

Az USA Nemzeti Űrügynöksége, a NASA Marshall Űrrepülés Központja a Jacobs Űrkutatás Csoporttal együttműködve, szerződést kötött a nyomtatógyártó 3DCERAM Sintoval, és a cég ezzel hivatalos partnerré is vált. A közös munka alapja egy C1000 FLEXMATIC kerámiaprinter vásárlása.

A gépet kisebb és nagyobb tárgyak, komponensek mintáinak elkészítésére tervezik használni. Innovatív új anyagokkal dolgoznak, a nyomatokat a világűrben és más extrém környezetekben szándékoznak tesztelni. Az elsőre a MISSE (Materials International Space Station Experiment) program keretében nagyon hamar sor kerül.

Keménységük, hővel és vegyszerekkel szembeni ellenállásuk, könnyű súlyuk miatt, a fejlett műszaki kerámiákat a jövő anyagainak tartják. A szintén űralkalmazásra fejlesztett 3D nyomtatóanyagokkal foglalkozó Redwire elsőszámú prioritása a kerámiák.

A SpaceX űrsikló és a Starship külső oldalán látható kerámiacsempék minden misszió és sikeres visszatérés védjegyei.

A MISSE tesztprogramot a Nemzetközi Űrállomáson (ISS) kívülre rögzített panel anyagmintáinak gyártására találták ki. A 3DCERAM Sinto húsz mintát gyárt le, amelyeket jövőre juttatnak el az ISS-re.

A nyomatokat a kerámiák kiértékelési folyamatának részeként készítik el. Az elképzelések alapján, valamikor a jövőben nemcsak járműveken, hanem azokon kívül is használhatják őket az űrben. Most hat hónapig ott maradnak, hogy a NASA szakemberei ismereteket gyűjtsenek a kerámiák űrkörnyezettel szembeni tűrőképességéről.

A tesztekből kiderül, milyen hatásoknak vannak kitéve, miként reagálnak olyan jelenségekre, mint a gravitáció vagy a napsugárzás. Miután megismerték az anyagok és a gyártási folyamatok űrbeli tulajdonságait, repülésre alkalmas meleg szerkezeteket és hőpajzsokat is nyomtathatnak a C100 FLEXMATIC rendszerrel. A géppel nagy és teljesen sűrű tárgyak, sok-sok alkatrész printelhető. 

A Szilícium-völgyi Védelmi Csoport (SVDG) a 2024-es NATSEC100 listára tette a nyomtatóanyag-fejlesztő 6K-t. A lista áttekintést ad a kialakulóban lévő technológia-biztonsági környezetről, egyben ösztönzi a Védelmi Ipar Bázissal (DIB) és a Nemzetbiztonsági Innovációs Bázissal kapcsolatos vitát. 

A listát az SVDG a JPMorgan Chase-szel közösen állította össze.

Az idei anyagban szereplő vállalatok úttörők a nemzetbiztonság új, sok esetben korábban elérhetetlennek gondolt technológiáinak fejlesztésében. Nemzetbiztonsági szempontból eleve kritikus jelentőségű a védelmi kezdeményezéseket célzó beruházások finanszírozása, támogatása, és ma ezek a cégek a technológiai élboly. A belbiztonság és a hírszerzés szempontjából fontos technológiákat, anyagokat fejlesztenek.

A 6k 3D nyomtatásra használható csúcsminőségű fémporokkal – és az azokból gyártott könnyű és remek termékekkel – járulhat hozzá a védelmi képességek javításához. A cég igyekszik megoldani a korlátozott gyártókapacitások miatti problémákat, kielégíteni a kritikus szektorok anyagigényét. Ezért került fel az illusztris listára.

2020-ban elnyerték az USA Védelmi Logisztikai ügynöksége (DLA) Kisvállalatok Innováció Kutatási (SBIR) Második Fázis díját, hogy zárt ellátási láncot dolgozzanak ki nagyteljesítményű fémporok hulladékból történő előállításához.

Az Első Fázis sikerére építve, a program a 6K UniMelt rendszerével nikkel szuperötvözet hulladékból állítottak elő légjármű-ipari szintű nyomtatóport. Az erőfeszítések célja a szuperötvözetek hozzáférhetőségének növelése, minőségük javítása, az additív gyártás terjedésének gyorsítása, illetve a Védelmi Minisztérium (DoD) kiadásainak csökkentése volt. A DoD egy másik befektetési programban is támogatta a 6K-t.

A támogatások lehetővé tették a kapacitások megduplázását, kritikus fémek belföldi reciklálásának javítását, létesítmények felújítását, berendezések korszerűsítését.

A védelmi, légjármű-ipart és az orvosi műszer-szektort megcélozva, a 6K többek között volfrámból, réniumból és nióbium-ötvözetekből álló, tűzálló, szélsőséges hővel és nyomással szemben rezisztens fémporok sorát is bemutatta.

2020-ban két szabadalmaztatott UniMelt rendszert állítottak munkába. Évi kétszáz tonna kiváló minőségű alapanyag-port képesek előállítani újrahasznosított anyagokból.

Egy, a Virginia Egyetem mérnökei által vezetett kutatócsoport cellulóz nanorostocskák betonnyomatokra kifejtett hatását vizsgálta: a növényi anyag miként javíthatja az építőiparban terjedő technológiát? Az eredményeket a Cement és betonkompozitok szaklapban közölték.

A nyomtathatóság és a mechanikus tulajdonságok egyaránt javultak, tehát a cellulóz rostocskák, szálacskák beépítése inkább előbb, mint utóbb ellenállóbb, rugalmasabb és környezetbarátabb építési gyakorlatot eredményez – vonták le a következtetést.

Betonépületeket évek óta printelnek. Több előnyük van: gyors és pontos építkezés, újrahasznosított anyagok felhasználása, alacsonyabb munkaerő-költségek, kevesebb hulladék. Mindezeken túl, hagyományos módszerekkel nehezen vagy egyáltalán nem kivitelezhető tervek is megvalósíthatók.

Csakhogy nyomtatható anyagok egyelőre korlátozottan állnak rendelkezésre, tartósságuk és fenntarthatóságuk kapcsán változatlanul kérdések merülnek fel. A kutatók elismerik, hogy ellentmondásos célokat kell megvalósítaniuk: a keveréknek gördülékenyen kell folynia a hatékony gyártás miatt, viszont kritikus fontosságú tulajdonságokkal (mechanikai szilárdság, rétegek közötti kötés, alacsony hővezetés) rendelkező stabil anyaggá kell szilárdulnia.

A fapépből kinyert cellulóz nanorostocskák újrahasznosíthatók, minimális a környezeti hatásuk. Az iparágban CNF (cellulose nanofibrils) néven ismert anyag nagy potenciállal rendelkezik a printelt kompozitok áramlási tulajdonságainak és mechanikai szilárdságának javításához.

A tanulmány előtt nem volt egyértelmű a CNF hatása a hagyományosan nyomtatott kompozitokra. Keverékek tervezéséhez ma általában sok próba-hiba jellegű tesztet alkalmaznak. A kutatással jobban érthetők különféle anyagok nyomtatott szerkezetekre gyakorolt hatása: javítják-e a teljesítményüket, és ha igen, milyen mértékben?

Kiderült, hogy 0,3 százalék CNF hozzáadásával szignifikánsan javul az áramlási teljesítmény. A megkeményedett minták makroszkopikus elemzéséből pedig a szerkezeti integritás és a jobb anyagkötés lett egyértelmű.

További teszteken kimutatták, hogy a CNF-fel megerősített nyomtatott darabok ellenállnak a húzásnak, hajlításnak, összenyomásnak.

A SpaceX új Raptor3 motorja a tervezés csodája, és egyértelműen jelzi, mire képes az additív gyártás, mi lehetséges a technológiával. A motorról maga a vezérigazgató, Elon Musk számolt be egy X-kommentben, hangsúlyozva, hogy a „világ legfejlettebb” 3D nyomtatótechnikáját alkalmazták.

Nem tudjuk, hogy az additív gyártással a terv folyamatos javítását, az újabb iterációkat végezték, vagy a részegységek egyetlen összetett résszé alakítására használták, az eredmény viszont magáért beszél.

Mint ahogy a Raptor3 névből látjuk, a mostani a Raptor motor legutolsó, és amit nem látunk: messze legáramvonalasabb változata. Cél a 3,2 MN tolóerő elérése, amelyhez most jóval közelebb kerültek. A motor tömege is csökkent: az első 2081, a második 1628 kilogramm volt, a jelenlegi változat 1525.

Az új motor kialakítása leegyszerűsített, a megbízhatóság és a teljesítmény javítása miatt a vezetékek és érzékelők zömét beépítették, nem láthatók kívülről. Musk idén jelentette be, hogy a Raptor3 gyártási fázisba lép a McGregor üzemben, és ez meg is történt.

Az új motorhoz nincs szükség hővédő pajzsra. Beépített hűtő- és a szerkezet különböző részein végigfutó másodlagos áramlási rendszerrel rendelkezik, így jóval kevesebb csavarra, kötésre van szükség.

A Raptor2 és még inkább a Raptor3 fejlesztése világosan jelzi, hogy a 3D nyomtatás mennyire hatékonyabbá teszi a fejlesztést. Kezdetben EOS-gépeket és szolgáltatásokat használtak, utána azonban a SpaceX beszámolók alapján a Velo3D egyik fő befektetőjévé vált, így pedig házon belül képesek kivitelezni a gyártást.

Szükségük van rá, mert közel harminc fémnyomtató rendszert telepítettek. A SpaceX állítólag a 3D Systems több SLA-gépét is használja nyomtatott öntvényekkel történő közvetett gyártáshoz.

Musk bejegyzéséből, mint Musk bejegyzéseiből általában, ezúttal sem tudunk meg biztosan mindent. Az viszont tény, hogy a vállalatnál sok mérnök dolgozik, a motor új designja pedig magáért beszél.