FREEDEE BLOG

A Covid-19 miatt elmaradt egyik júniusi londoni divatrendezvény szervezői, egy, a végzős hallgatókat támogatni hivatott jótékonysági szervezet az offline esemény helyett 22 kategóriában írt ki innovációs díjat, így garantálva a diákok promótálását.

Xie Ziemeng, a Szecsuáni Művészeti Intézet hallgatója „anyagok” kategóriában került a döntőbe. Munkái a jövő trendjeit villantják fel, kicsit cyberpunkosan mutatják be a műanyaghasználat, az erdőirtások és az üvegházhatású gázok miatti apokaliptikus valóságot. A Fény és árnyék miséje című prezentációban 3D nyomtatást és fényvetítést kombinált össze nőies sziluettekkel.

„Tervem a sarki éjszakát, a környezetszennyezés miatt kialakuló jelenséget ábrázolja. Az emberek szerint a sötétség miatt a fény lesz a legfontosabb, jobban odafigyelnek rá, és az árnyékra is. Fokozatosan kialakul egy egyedi esztétika” – nyilatkozta Ziemeng.

Másokhoz hasonlóan, ő is túllép a hagyományos textíliák, szabás-varrás világán, és diszruptív technológiákkal kísérletezik, köztük 3D modellezéssel és 3D nyomtatással is.

Jelen munkájához fényérzékeny műgyantát használt, az üreges szerkezeteket pedig tollszerű elektromos fúróval alakította ki. Az anyagra, még hangsúlyosabbá téve a textúrát, fehér mattot és krómezüstöt fújt, az installációt pedig villanásszerű LED-fényekkel tette izgalmasabbá.

Ebben a mindenható technológia által uralt neonfényes nagyvárosi világban, a folyamatos éjszakai égbolt alatt a ruha szerepe nemcsak a test elfedése és melegen tartása, hanem világító fényforrásként is funkcionál.

Ziemeng elmondta, hogy elsősorban a jövő és a jövőbeni divatirányzatok, valamint a hozzájuk kapcsolódó technológiák, különösen a 3D nyomtatás érdeklik. Ruhái nem biztos, hogy elég kényelmesek, ezért mindenképpen finomítani kell rajtuk, tovább kell gondolni őket, az esztétika viszont már adott hozzá – vallja.

Stílusa egy jövőbeni társadalom avantgarde női harcosait idézi, akik naponta megküzdenek a túlélésért, és nagyon erősen függenek a gyors technológiai fejlődéstől. Egyben a fenntartható fejlődés melletti kiállás is, hogy racionálisan bánjunk kimerülő természeti forrásainkkal, máskülönben tényleg jöhet az állandó „sarki éj.”

A Minnesota Egyetem kutatói centiméter léptékű működő szívpumpát nyomtattak egy laboratóriumban. A nyomat komoly hatással lehet az egyik legfőbb halálok, a szívbetegségek tanulmányozására. Például az Egyesült Államokban évente több mint 600 ezer ember hal meg ezekben a betegségekben.

Kutatók eddig pluripotens emberi őssejtekből átalakított szívizomsejteket próbáltak printelni. A pluripotens őssejtek arról ismertek, hogy a test mindenfajta sejtjévé átalakíthatók, például szívizomsejtekké programozzák át őket, majd speciális 3D nyomtatókkal jön a printelés: 3 dimenziós szerkezetek lesznek. Viszont még nem sikerült elérni a működésükhöz szükséges kritikus sűrűséget.

A minnesotai kutatók megpróbálkoztak vele, ugyanazt a módszert használták, mint a többiek, és nekik sem jött össze. Ezt követően új megközelítés mellett döntöttek. Optimalizálták a 3D szerkezetek proteinjéből készült speciális tintát, majd emberi őssejtekkel keverték össze. A keverékből 3D szerkezetet printeltek, az őssejtekkel pedig nem egész egy hónap leforgása alatt elérték a szükséges sűrűséget, végül szívizomsejteket nyertek ki belőlük. A sejtek ekkor már együtt, az emberi szívhez hasonlóan dobogtak.

A kutatók előtte több évig próbálkoztak, és már azon voltak, hogy feladják, amikor két kutató tanácsára az őssejtek nyomtatásával kezdték. Nem akartak hinni a szemüknek, amikor meglátták az eredményt.

Az eredmény azért kritikus a szívkutatás számára, mert úgy printeltek szívizomsejteket, hogy azok összeszerveződnek és képesek együttműködni. A folyamat nagyjából úgy zajlott le, ahogy az őssejtek növekednek, majd specializálódnak az emberi szervezetben. A nyomatban mérhetővé válik ahogy a szív a testben mozgatja a vért, nyomon követhető, hogy mi történik sejt- és molekuláris szinten a pumpaszerkezetben. Például betegségeket lehet belevinni, meg lehet károsítani, aztán pedig a gyógyszerek és más kezelések hatása is tanulmányozható lesz.

Az 1,5 centi hosszú izmot speciálisan úgy tervezték, hogy későbbi tanulmányok céljából passzoljon egy egér hasüregéhez.

Az elmúlt három évtized 3D nyomtatásában a legtöbb újítás a relatíve klasszikus megoldások lehetőségeinek maximális kitolását, a határok folytonos áthágását jelentette. Nagyobb darabok printelése sokszor a gyorsaság, a teljesítmény és a felbontás rovására ment.

Szerencsére az elmúlt években egyre többen felismerték a változtatások szükségességét. Egyikük, az Illinois állambeli Azul 3D HARP (high-area rapid printing) megoldása egyesíti a hagyományos gyártótechnikák gyorsaságát, teljesítményét és felbontását. Immáron egyiket sem kell feláldozni.

Sőt, az Északnyugati Egyetemen kikísérletezett technológiával talán még jobb is a minőség. Az Azul 3D első printereit 2021 első negyedévében szállítják ki, gyártásra teljesen kész gépeik jövő év végén jelenhetnek meg a piacokon.

A cég gyártóüzemet létesít, új termékeket tervez, vezetőségéhez pedig az USA egyik legelismertebb nyomtatóanyag- és 3DP-specialistája, az eddig a Harvard Wyss Intézetében tanító Jennifer Lewis is csatlakozik.

A prototípus, egy kb. 4 méter magas, 0,8 négyzetméteres nyomtatási területtel rendelkező gép egy óra alatt a rekordnak számító kb. fél méter printelésére alkalmas. Ez azt jelenti, hogy akár egy darabból álló nagy részek, akár különféle kicsi darabok egyszerre készíthetők vele.

„Ha gyorsan és nagy darabokat tudunk nyomtatni, megváltozik a gyártás módjáról alkotott véleményünk. A HARP technológiával bármi előállítható alkatrészeket tároló raktár és öntóforma nélkül. Kívánság szerint tényleg akármi létrehozható vele” – magyarázza Chad Mirkin, az Azul 3D vezetőségének elnöke.

Nagyméretű 3D nyomtatóként a felbontás is egyedülálló teljesítmény, ráadásul a nyomatokhoz nincs szükség hosszadalmas utómunkálatokra. A méretesebb gépekre pont az ellenkezője jellemző: a hatalmas nyomatok felbontása elég alacsony, plusz komoly utómunkálatok is kellenek hozzájuk.

Mivel a printerrel számos anyagból készíthetők nyomatok, sok alkalmazási területen számíthatunk rá: légjármű- és járműipar, orvosi műszerek, fogászat, divat stb.

„Egyértelműen sokféle 3D printer található a piacon. Többel épületek, hidak, autóvázak, míg másokkal kis dolgok építhetők nagy felbontásban. Izgalommal tölt el bennünket, hogy kategóriájában a miénk nemcsak méretre, hanem teljesítményre is a legnagyobb” – nyilatkozta David Walker főmérnök.

Az általános értelemben vett gyártás jövője az olyan kisvállalatoké, mint például a Covid-19 sújtotta északolasz területeken lélegeztetőgépekhez két nap leforgása alatt többszáz szelepet 3D nyomtatással legyártó Isinnova. A másik opció Kína lett volna, csakhogy az ottani gyárakból érkező darabokra legalább egy hétig kellett volna várakozni.

A 14 személyt alkalmazó Isinnova márciusban közönséges snorkeling maszkot alakított át életmentő lélegeztetőgéppé, újításukat ma már a világ különböző pontjain használják.  

„Az additív gyártás elterjedése általánosabb trend, a digitális technológiák térhódításának része” – nyilatkozta António Campinos, az Európai Szabványhivatal (EPO) elnöke.

Az additív gyártásban egyelőre Európáé és az USA-é az innováció, legalábbis az EPO friss tanulmánya alapján. Évente viszonylag kevés szabadalmat adnak ki, viszont a technológiák között az additív gyártás fejlődése tűnik a leggyorsabbnak, a terület legtöbb szabadalmi oltalmát a General Electric, a Raytheon Technologies és a Siemens nyeri el. Mindhárom nagy ipari szereplő szerint a 3DP megváltoztatja a gyártáshoz való hozzáállásukat – sokkal flexibilisebb és méretezhetőbb, mint volt eddig.

A szabadalmak jól mutatják, hogy hol van a legtöbb innováció. Ugyan nem tökéletes barométerek, de segítenek azonosítani, hogy mely cégek és régiók profitálhatnak a legtöbbet az új technológiákból.

A tanulmányból kiderül, hogy a szabadalmak zömét multinacionális vállalatok, például a GE, a Boeing és az Airbus, az orvosi műszerekkel foglalkozó Johnson & Johnson és a Zimmer Biomet, a fogyasztói termékeket előállító Nike és a Procter & Gamble jegyzik.

A 3D nyomtatással kapcsolatos európai szabadalmak kb. 20 százaléka kisvállalatoké, 10 százaléka egyetemeké. Az Egyesült Államok felsőoktatási intézményei közül a Harvard, az MIT és a Kaliforniai Egyetem az élenjárók. A telekommunikációban és a számítógépeknél sok szabadalmat jegyző kínai vállalatok és oktatási intézmények a 3DP szabadalmak nem egész 1 százalékát adják csak.        

„A 3DP gyors fejlődését látjuk, a Covid-19 alatt a technológia sok helyen főszereplővé vált, ahol a hagyományos gyártás nem tudta tartani a lépést” – nyilatkozta Chris Higgins, washingtoni szabadalmi jogász.

A 3D nyomtatás az élelmiszeriparban, illetve a gasztronómiában is fel-feltűnik. Ugyan még nem terjedt el, de itt-ott már alkalmazzák, kísérleteznek vele, próbálnak alkalmasint húspótló és egészségesebb új megoldásokat találni a technológiával.

Legújabban a (hosszú évek óta kvázi változatlan) csirkemenüiről ismert KFC próbálkozik. A gyorsétterem-lánc meglepő módon összeállt a beszédes nevű, az űrkutatáshoz fejlesztett megoldásairól ismert orosz 3D Bioprinting Solutions céggel, és a világ első, laboratóriumban készült csirkefalatkáin (nuggets) dolgoznak.

Az együttműködés a KFC csúcstechnológiák, köztük a 3D bionyomtatás köré épülő „jövő étterme” koncepciójának része. A high tech megoldásokkal a jelen élelmiszeripari problémáira igyekeznek választ adni, például a hagyományos húsokat, amennyire lehetséges, környezet- és állatbarát alternatívákkal kívánják helyettesíteni. Figyelemmel kísérik a legfrissebb trendeket, újításokat, és elmondásuk alapján minden tőlük telhetőt megtesznek, hogy azokat valamilyen módon gyorsétterem-hálózatukba integrálják.

A laboratóriumi hús egyértelműen közéjük tartozik, és ha a csirkék esetében beválik, hozzájárulnak a jelenállapotok, például a Covid-19-cel kapcsolatban is többször (kifejezetten negatív szereplőként) emlegetett borzalmas nagyüzemi állattartás megváltoztatásához.   

A csirkefalatkáknak állítólag az eredetihez hasonló ízük és textúrájuk lesz, viszont mint szinte minden printelt termék, élelmiszer, az új kaja a klasszikus változatnál fenntarthatóbb módon készül.

Csirkesejtekből és növényi anyagokból állítják elő, így egyetlen állatot sem kell megölni hozzájuk, máskülönben a rántás és a fűszerezés ugyanaz marad, mint eddig. A „húst” a sejtekből tenyésztik ki, ami sokkal energiatakarékosabb, mintha élő állatokat használnának hozzá – az áramfogyasztás minimum a felére csökken, és így lényegesen kisebb az üvegházhatást okozó káros gázok kibocsátása.

„Az orvostudományban széles körben elismert 3D bionyomtató technológiák élelmiszerek, például húsok előállításánál is népszerűek. A jövőben, a gyors fejlődéssel ezek a termékek sokkal elérhetőbbek lesznek, és bizakodunk, hogy a KFC-vel való együttműködésünkkel a sejtalapú húsok hamarabb kerülnek a piacra” – magyarázza Yusef Khesuani, a 3D Bioprinting Solutions társalapítója.

A Parma-székhelyű Lincotek globális gyártócég, többek között ipari gázturbinákban, a légjármű-iparban és orvosi műszerekben érdekelt. A három kontinens (Európa, Észak-Amerika, Ázsia) 16 üzemében, több mint 1100 személyt alkalmazó csoport az additív gyártásban (additive manufacturing, AM) is élen jár.

A technológiával 2006 óta foglalkoznak, fémgyártási és additív megmunkálási, tervezési tapasztalataikat igyekeznek közös nevezőre hozni, és hatékony megoldásokat kidolgozni az ügyfeleknek.  

A Lincotek Additive, a nagyvállalat AM részlege az észak-olasz Trentóban csúcstechnológiás ultramodern additív gyártóközpontot nyit. A komoly vákuumkemencével felszerelt, hitelesített hőkezelő eljárást is használó létesítményben titánalapú orvosi műszereket terveznek gyártani.

Az új központban megháromszorozzák a cég hőfeldolgozó kapacitását, elmondásuk szerint a titánban lévő lehetőségek és az új hőtechnológia együtt a kategóriájukban legjobb és abszolút megbízható termékekben fog hamarosan realizálódni.

De a központban nemcsak titánrészek megmunkálásával fognak foglalkozni, hanem egy sor új műszert is telepítettek, amelyekkel a fémporalapú additív gyártásban kívánnak az eddiginél is komolyabb eredményeket elérni. Várhatóan több új projektet indítanak el, és az AM alkalmazások hitelesítési potenciálját is tesztelik majd velük. Az ügyfelek mindenképpen jól járnak: felgyorsul a gyártás, hatékonyabb lesz a hitelesítés.

A cég elégedett, hogy több vállalat él 3DP szolgáltatásaival.

„Kimagasló teljesítményünk az additív gyártófolyamat mély technikai ismeretével magyarázható. Ez pedig az additív sorozatgyártást segítő szakértők által vezetett kutatásfejlesztésen és a hitelesítési lehetőségeken alapul” – magyarázza Winfried Schaller, a Lincotek csoport vezérigazgatója.

A vezérigazgató azt is elmondta, hogy komoly összegeket fektette a Tennessee állambeli Memphisben lévő üzemükbe, az amerikai egészségügyi piaci klienseiket onnan igyekeznek ellátni. 2019-ben Svájcban nyitottak 3DP innovációs központot, ott a gázturbinákra és légjármű-iparra összpontosítanak. A következő állomás Kína lesz.

Jó ideje tudjuk, hogy jönnek a mesterséges intelligenciák (már itt is vannak), a robotok, nyakunkon az automatizáció, ipar 4.0, intelligens gyártás, hamarosan beköszönthet az ember nélküli gyárak kora. Jó ideje riogatnak is velük, tömeges munkahelyvesztés, az MI-k elorozzák az állásunkat, és hasonlók. A Covid-19 ráadásul fel is gyorsítja a robotizációs, automatizációs tendenciákat.

Mindegyik felsorolt technológia kulcstényező a jövő üzemeiben, az automatizáció és a vele járó robotikai és mesterségesintelligencia-technikák garantálják a lényegében önállóan működő integrált gyártórendszereket, és tény: ezek a rendszerek sok munkakört tesznek feleslegessé.

De akkor ki fog dolgozni a közeljövő gyáraiban, milyen lesz a holnap munkaereje, milyen adottságokra és tudásra lesz szükségünk?

A változások jelentős mértékben fogják érinteni az additív gyártást. Már csak azért is. mert a 3D nyomtatás és a kapcsolódó technológiák – MI-khez, robotokhoz stb. hasonlóan – szintén az automatizáció racionális motorjai.

A 3DP az elmúlt években iparrá vált, és jóstehetség nélkül elmondható: a jövő gyárainak szerves része lesz. Integrált digitális gyártósorok elképzelhetetlenek nélküle, amelyek egyik ma is működő példája az EOS megosztott moduljai.

Egyértelmű, hogy a gépek működtetéséhez kevesebb emberre lesz szükség, a McKinsey szerint a tágabb értelemben vett gyártószektor munkaköreinek 64 százaléka automatizálható. Az additív gyártás pedig alapvetően kevésbé munkaintenzív, mint a hagyományos, kevesebb a munkafázis, csökken a raktárak és a szállítás jelentősége. Ez pedig szintén kevesebb állást, illetve állások elvesztését jelenti.

Magán a 3D nyomtatáson belül az alacsonyabb szintű munkakörök válnak redundánssá. A gépek működtetését, folyamatok monitorozását algoritmusok is meg tudják oldani, nyomatok egyik gépről a másikra való mozgatásához pedig ott lesznek a fáradhatatlan és precíziós robotok. Lényegében az egész folyamat, és az utómunkálatok is automatizálhatók. Tehát kevesebb, viszont magasabban kvalifikált dolgozóra, például szolgáltatásokkal foglalkozó, azokat megtervező vagy karbantartást előkészítő mérnökökre, és igen, a 3DP-n belül is adattudósokra lesz szükség, de mindenképp olyan személyekre, akik jobban értik az intelligens gépeket, logikájukat.

A jövő gyárait adatok és szoftverek határozzák meg. Mivel a 3DP e gyárak része, ezen a területen is több gépitanulás-specialistát és szoftvertervezőt kell alkalmazni. Már ma is millió és egy alkalmazás létezik, tehát az azokat tervező stb. szakemberek szintén remek állásokat tölthetnek be. Szintén a jelen tanulsága, hogy a tervezők, designspecialisták tevékenységi köre is bővül, kreatív munkájuk nélkül elképzelhetetlen a holnap.

Az emberi kéz hihetetlenül jó eszköz, funkciójában és adottságaiban is hibátlan médium a világgal folytatott kommunikációhoz, interakcióhoz. A nevével sokat eláruló ausztrál Sentient Bionics, legyen szó robotról vagy emberről, mindenki számára hozzáférhető kezeket akar, amelyekkel garantált a hatékonyabb és kreatívabb jövő.

Ez a jövő lehet humán felkari kiegészítés, de együttműködő, kollaboratív robotokhoz is tartozhat.

A cég projektjében a szintén ausztrál GoProto ANZ 3DP szolgáltató is részt vett. Könnyű kitalálni: ők nyomtatták az antropomorf (emberi formájú), markolásra ideális kezet. A bionikus kéz nagy része additív gyártással készült. A robotvégtagot változatos ipari területeken, de mellettük az egészségügyben is használhatják.

A printeléshez a HP Multi Jet Fusion (MUF) technológiáját használták, a testmeghajtású termék neve Érző Kézprotézis. Kifinomult, tagolt/csuklós ujjakból áll, a hüvelykujj forgatható, és markolásnál is alkalmazkodik az adott tárgyhoz, objektumhoz.

Mivel 3D nyomtatással készült, tartósabb, jobb teljesítményre képes és olcsóbb, mint a hagyományos technológiával épített robotkezek. A 3DP-n belül pedig azért esett a választás a HP technológiájára, mert az így printelt darabok jobban működnek, és ez a nyomtatótechnika olcsóbb, mint sok más printelési módszer.

Miután a komponensek nyomtatása befejeződött, szakítószilárdság-tesztet végeztek rajtuk, és minden szempontnak megfeleltek.

„A gyors fejlesztés lehetővé tette, hogy a Sentient Bionics megkezdje a klinikai teszteket, innovatív és előremutató változtatásokkal reagáljon a visszajelzésekre” – nyilatkozta a GoProtot vezető Leon Gainrs, majd hozzáfűzte, hogy a két cég együttműködése folytatódik.

A GoProto a jövőben is szakértői 3DP szolgáltatásokat nyújt partnerének, a Sentient Bionics pedig együttműködő robotmarkolókat, köztük bionikus kezeket is fejleszt beépített aktuátorokkal, kísérő szoftverrel.

A 3D nyomtatás egyik legproblémásabb és legaprólékosabb folyamata az utómunkálatok. Az e területre specializálódott német (müncheni) DyeMansion platformot hozott létre, 46 partnerrel szerte a nagyvilágból.

 A cég polimer-részekre kitalált ipari megoldásait kínáló, gyártó- és sales partnereket összehozó online platform célja a 3DP utó- és színezési munkálatokhoz való globális hozzáférés biztosítása. A felhasználó kiválaszthatja, hogy kivel akar együttdolgozni, melyik cég megoldásai passzolnak leginkább a profiljához.

A DyMansion garanciát vállal azért, hogy a listán szereplő összes vállalat rendelkezik a megfelelő technológiával, nagyon jó minőségű termékeket képes előállítani.

„A szövetségek a gyártóipar átalakításának az alapjai. Ők és az általunk kínált utolsó simítások kulcstényezők kiváló termékek előállításához” – magyarázza DyeMansion ügyfélszolgálatát vezető Kai Witter.

A cég által kínált utómunkálat több lépésből álló folyamatot jelentenek. Lényege, hogy a befejezetlen nyomatókból kész termékek lesznek. A megoldás több, tisztító, felületeket megmunkáló, gőzfúziós és színező modulból áll.

Az utóbbi időben partneri kapcsolataik és elosztóhálózatuk bővítésére összpontosítottak, számos vállalkozással írtak alá különböző formájú (viszonteladói, gyártói stb.) együttműködésekről szóló dokumentumokat. A felek általában elégedettek, a visszajelzések pozitívak.

Hangsúlyozzák, hogy az utómunkálatok minősége mellett költséghatékonyságra is törekszenek, hogy kis- és nagyvállalatok egyaránt könnyen megtalálják a számukra legkedvezőbb megoldásokat.

A DyeMansion a sales partnereknek is új modellt mutatott be: kezdőszinttel indul, platina-szintig lehet elmenni. Utóbbi a végpontok közötti, azaz a teljes helyszíni munkafolyamatra érvényes.

Az egyik partner szerint a printtől a termékig munkafolyamat ideális a HP Multi Jet Fusion technológia számára, az ügyfeleknek a teljes 3DP munkamenetre kínál átfogó megoldást.

A londoni HEXR a kerékpározáshoz hordott, személyre szabott sisakok úttörő gyártója új appal állt elő. Az app a 3D nyomtatással készülő fejvédő egyedivé alakításában segít, viselője kényelmét növeli.

A nyomtatás az ipari 3DP-ben vezető szerepet játszó EOS gépein történik, míg a tömeges egyedivé alakításához, a munkafolyamat kvázi automatizálásához a Siemens Digital Enterprise megoldását, lényegében egy additív gyártóüzem digitális mását használják. A tervrajzok optimalizálásában, a gyártófolyamat finomhangolásában egyaránt segít.

Az app segítségével leegyszerűsíthetjük a rendelést. Mihelyst leadtuk az igényünket, a HEXR 48 órán belül küld egy próbasapkát. Azt felöltjük, és otthonunk kényelmében az alkalmazás kiterjesztett valóság (Augmented Reality, AR) rendszere segítségével pontos fejszkennelést végzünk. Az egész nem tart tovább 5 percnél.

A szkenneléssel megszerzett adatok alapján a HEXR elkezdi a gyártást. A nyomtatáshoz teljes mértékben növényi alapú poliamidot használ. A méhsejt-szerű belső szerkezet printelését követően, azt feketére festik, és ellenőrzik a darab szerkezeti integritását, minőségét.

A sisak többi része, a külső „héj” és a szíjak szintén személyre, viselője fejformájára szabottak. Kérhetjük, hogy valamit véssenek rá, majd kiválaszthatjuk a számunkra megfelelő színt.

Az EOS a tanácsadás mellett kifejezetten örül, hogy a printeléshez a gépeiket használják. Elmondták, hogy folyamatosan bővülő partneri körük, például a Siemens és az Arkema mellett egyre több flexibilisebb üzleti modellel működő, a HEXR-hez hasonló vállalattal dolgoznak együtt.

A személyre szabás mellett a 3D nyomtatás másik komoly előnye, hogy a tesztek során kiderült: ezek a sisakok 26 százalékkal kevésbe kockázatosak, mint a hagyományos technikával készültek. Ennyivel kevesebb a sérülés.