FREEDEE BLOG

A Wake Foresti Regeneratív Medicina Intézetben (WFIRM, Észak-Karolina) 3D bionyomtatással és más biogyártási technikákkal, miniatürizált 3D szervekből összeálló rendszert dolgoztak ki. „Az emberi test legkifinomultabb modelljét” gyógyszertesztekre fogják használni.

Gyógyszerészeti cégeknek fog sokat segíteni fejlesztéseik felgyorsításában, a klinikai tesztek árának csökkentésében. Az 1:1000000 méretarányos modellel már a fejlesztési korai fázisában megállapítható, hogy egy gyógyszer káros, vagy sem. Komoly előnye még, hogy feleslegessé tesz állatokon végzett teszteket.

Sokféle emberi sejtfajtából dolgozták ki, mindegyik szervet jelenít meg; a sejteket szövetszerű szerkezetre nyomtatták. Léptéke ellenére pontosan kimutatja a gyógyszerek teljesméretű emberi szövetekre és szervekre kifejtett hatását, és így hamarosan a személyre szabott gyógyászatban is komoly szerep várhat rá.

Mindegyik szerv érrendszerből, immunsejtekből áll, és ugyanazokat a funkciókat töltik be, mint az igaziak: a szív percenként kb. 60-szor dobog, a tüdő levegőt vesz fel és enged ki stb.

A modellt beszámolók alapján máris használják. A WFIRM kutatói elmondták, hogy több engedélyezett gyógyszert is vizsgáltak vele, és párról megállapították: egészségre káros mellékhatásai lehetnek. Vizsgálatuk következményeként az illetékesek visszavonták ezeknek a gyógyszereknek a forgalmazási engedélyét.

A modellel hagyományos tesztmódszerekkel (2D sejtkultúra-rendszer, állatok) kimutathatatlan mérgező hatásokat derítettek fel, és a károsodásokat szintén kimutatták.

„A kezdetektől tudtuk, hogy az eredeti szervben megtalálható összes nagyobb sejttípust be kell építeni a rendszerbe, mert csak így modellezhetők a test toxikus összetevőkre adott különféle reakciói” – magyarázza Aleks Skardel, a WFIRM korábbi, az Ohiói Állami Egyetem jelenlegi kutatója.

A miniatűr szervek egészségét érrendszer beépítésével tudták biztosítani. A méretarányok megőrzése miatt mikrofolyadékos gyártással állították elő. A gyógyszerek és a toxikus molekulák az érrendszer jóvoltából tudnak „végigmenni” a szerveken.

Az ételnyomtatás a 3DP egyik legspeciálisabb területe, különböző szempontok és attitűdök feszülnek egymásnak, egyelőre inkább csak kuriózum, esetenként telitalálat, hibátlan újrahasznosítás, máskor viszont feleslegesnek tűnő kísérletezés.

Édességeket évek óta printelnek, több-kevesebb sikerrel, csokoládét különösen, Japánban például Valentin-napkor szoktak szerelmesek printelt cukrászfantáziákkal kedveskedni szívük választottjának.

A csokinyomtatás sem új, többek között a Mycusini kávéautomata méretű csokiprintere jóvoltából a technika már eljutott egyes otthonokba.

Most egy svájci csokoládégyártó ajánlotta fel szakácsoknak, hogy elképzeléseiket 3D-ben printelt csokivalósággá alakítja. Ha valami szokatlanról álmodozunk, de nem vagyunk biztosak a kivitelezésben, akkor ők, a Barry Callebaut Csoport lehet a megoldás. Mona Lisa 3D stúdiójukban ugyanis saját technológiával alakítanak ilyen-olyan darabokat belga csokoládéból készült nyomattá.

Ügyfeleiknek csak a tervet, méret- és formapreferenciákat kell eljuttatni a céghez, a többit elvégzik a Barry Callebaut Csoport tervezői. Első lépésben digitális prototípust, majd miután azt elfogadták, jöhet a végtermék, amit annyiszor printelnek, ahányszor csak akarjuk, aztán kiszállítják.

Jordi Roca, elismert cukrász egyedi édességet készített a Mona Lisa 3D Stúdióval. Flor de Cacao a csokicsoda neve.

„Bármilyen újfajta tervet elképzelek, megelevenedik, valósággá válik” – nyilatkozta a technológiáról.

A Barry Callebaut Csoport technológiájával többezer darab nyomtatható egyszerre. Szerintük mindenféle kajára és italra is átültethető, aztán a gasztrovarázsokról jöhetnek a hibátlan Instagram-posztok.

Hagyományos technikákkal összehasonlítva, a Mona Lisa 3D Stúdióval időigényes lépések, például öntőformák készítése és tesztelése hagyható ki, és így jócskán csökken a csokikészítéssel töltött idő.

A 2017-ben alapított, optimalizáló szoftvereket fejlesztő brit Additive Flow bemutatta az additív gyártásra kidolgozott FormFlow-t.

A multifunkcionális, fizika által meghatározott program rendeltetése, hogy megoldást találjon a 3DP munkamenet közben felmerülő problémákra. Többféle anyaghoz és folyamathoz alkalmazkodva, seregnyi alkalmazáshoz könnyíti meg a hatékony és fenntartható tervezést.

A termékfejlesztés és a gyártási alkalmazások – az egész AM (additive manufacturing) folyamat – optimalizálásával nagyon sok idő és pénz takarítható meg.

Ebben segít a FormFlow.

A nyomat geometriájából, a folyamatparaméterekből és az anyagokból igyekszik algoritmusaival a legbonyolultabb feladatoknál is a maximumot kihozni.

Alkalmazkodik a változatos anyagtulajdonságokhoz, a felhasználónak lehetővé teszi a termelékenység folyamatos megfigyelését, hogy lássa a különböző tervek pénzbeli és teljesítmény szerinti kimenetét.

A londoni startup elkötelezett a 3D nyomtatás mellett, vezetői a technológia széleskörű globális elterjedésében gondolkoznak. Az elfogadás egyik akadálya a digitális tervezés szakasza – tervezés, folyamat-szimuláció, anyagkiválasztás, többféle paraméter optimalizálása, részek lokalizálása. Erre (is) vannak hatékony opcióik.

Az Additive Flow a teljes digitális munkamenetre próbál átfogó (digitális) megoldást kínálni. Jelenleg több ipari vállalattal állnak kapcsolatban, projekteknél végeznek konzultációs munkát, szoftverük pedig még ebben az évben licenszelhető lesz.

Az Additive Flow természetesen nem az egyetlen cég az AM-et optimalizáló szoftverek piacán. A legendás belga Materialise Magics-e a fémnyomtatáshoz nyújt segítséget. A New Yorki LINK3D Gyártástervező Rendszere fejlett szimulációval támogatja az AM-et.

Az egészségügyi rendeltetésű 3D nyomtatás igen sokrétű: orvosi eszközökből, anatómiai modellekből, beültetésekből, művégtagokból stb. tevődik össze. A bionyomtatás kitüntetett szerepet tölt be, egyre többen fedezik fel a benne lévő óriási gyógyszerfejlesztési, terápiás, regeneratív orvoslási potenciált, és most csak néhányat említettünk a körvonalazódó alkalmazások közül.

A technológia kapcsán általában a jövőbeli lehetőségek kerülnek szóba, csakhogy már ma is nagyon izgalmas.

A 2013-ban alapított skót Biogelx a Strathclyde Egyetem égisze alatt kezdte, ma azon kevés cégek közé tartozik, amelyek kereskedelmi forgalomban beszerezhető biotintákat fejlesztenek. Első termékcsaládjukat 2019 áprilisában mutatták be, és tökéletes rálátásuk van a terület jelenére.

A vezetőség nem meglepő módon a biotintákban látja a bioprinting további fejlődésének egyik kulcsát. Természetesen új tinták létrehozásán munkálkodnak, nélkülük elképzelhetetlennek tartják a sérült vagy megbetegedett eredetieket helyettesítő, működő szövetek fejlesztését. A fejlesztések azért is fontosak, mert a gyógyszeriparban és a kozmetikában végre háttérbe szoríthatják az „állati” megoldásokat.

A biotinták általában bonyolult anyagok, ráadásul alkalmazásonként eltérnek a szükséges mechanikus és biológiai tulajdonságok. Ideális esetben egy tinta számos alkalmazásban hasznosítható, többféle sejttel kompatibilis, mechanikusan pedig úgy alakítható, hogy sokfajta szövet modellezhető vele. Komplex formákban nyomtathatók, elviselik saját tömegüket, bármilyen printelési módszerre optimalizálhatók, nyúlékonyságuk pedig az igényeknek megfelelően módosítható.

Az anyagokat illetően, a hidrogél-alapú tintákra kompatibilitásuk és lebomlásuk, valamint a sejtműködést, szaporodást segítő tulajdonságaik miatt a jelenlegi alkalmazások mellett komoly jövő vár.

Természetesen sokan próbálkoznak teljesen új összetételekkel és anyagokkal, amelyek csak a nyomtató- és az anyagtechnológia mainál fejlettebb szintjén kerülnek majd hasznosulásra. Egyre többen foglalkoznak teljesítményméréssel, a felhasználás szabványosításának kérdéseivel.

A Biogelx tavaly megszilárdította piaci pozícióját, bővítette értékesítési hálózatát, újabb cégekkel alakított ki partneri kapcsolatot.   

A sztereolitográfia technikával működő 3D printereket gyártó Formlabs bejelentette új nyomtatóanyagát, az árulkodó nevű Tough (kemény, erős, edzett) 1500-at. A névben lévő szám 1500 MPa szakítószilárdságára utal (a szakítószilárdság egy szerkezeti elem elszakításához szükséges mechanikai feszültség).

A cég szerint ez az eddigi legdinamikusabb műgyantája, kidolgozása felhasználói visszajelzéseken alapult. A cél egyrészt jelentős nyomásnak ellenálló, tehát sokat tűrő, masszív, másrészt rugalmas anyag fejlesztése volt.

A Tough 1500-at a Formlabs sztereolitográf gépeire, a Form3-ra és a Form2-re találták ki. A műgyanta, technikai jellemzőinek többsége alapján, a cég erős és tartós gyanta-anyagainak családjába sorolható.

Az anyag egyik első felhasználója a Tesla járművek frissítésében, személyre szabásában részt vevő Unplugged Performance. A cég szerint a Tough 1500 nagyon komoly szakítószilárdsága teszi lehetővé szenzorok biztonságos felszerelését az autó lökhárítójára.

A 3D nyomtatás munkafolyamatokba integrálása előtt a Tesla autó egyedire történő kialakítása több mint egy napig tartott. Az új lökhárítók felszereléséhez a szenzorállványokat is át kellett alakítani. Az állványok nyomtatásával viszont elérték, hogy a cég napi három autót újíthat fel.

Az autótechnológiákkal foglalkozó brit Carbon Performance járműveket, köztük Teslákat is 3DP technológiával alakít egyedire. Saját intelligens platformjuk (SK3L370N) segítségével fémmunkahenger-sort printeltek. A munkahengereket Porsche GT3RS-re, Ferrari 812-re, Lotus Elise-re és a Tesla Model S-re találták ki – egyrészt, hogy robusztusabbak, másrészt, hogy környezetbarátok legyenek.

A 3D Systems és a Toyota Motorsport GmbH (TMG) szintén az autóiparra dolgoz ki additív gyártási megoldásokat. A TMG a 3D Systems technológiájával a gyártófolyamatok hatékonyságát igyekszik növelni.

A Formlabs termékeit a FreeDee Printing Solutions forgalmazza Magyarországon.

A Kentucky állambeli Somerset Community College (SCC) módosított asztali 3D printereken nyomtatott sikeresen 3161 rozsdamentes acéltárgyakat. A darabokat hegesztették és az eredmény jövőbeli ipari alkalmazásokat vetít előre.

Most fordult elő első alkalommal, hogy 600 dollár alatti gépeken fémrészeket készítettek, majd hagyományos hegesztőtechnikával sikeresen hegesztettek egybe.

Az SCC több olcsó (átlagosan 450 dolláros) FDM géppel kezdte, amelyeket egyedire módosított, majd feljavított, alkalmassá téve őket fém nyomtatószálak extrudálására. A változtatások következtében a gépek átlagértéke 600 dollárra ugrott fel.

A Virtual Foundry anyaggyártó és a BASF vegyipari cég fémmel dúsított nyomtatószálakkal látta el az SCC-t, és a DHS Technologies szinterezés szakértő is besegített.

A részeket (szalagokat stb.) az SCC hegesztő részlege wolframos ívhegesztéssel dolgozta meg, a végeredményt nagy sikerként könyvelték el.

A 3D nyomtatás természetéből fakadóan és előzetes kutatásainkra hagyatkozva, a hegesztett részeket lyukacsosabbnak hittem, de egyáltalán nem így történt. Várom az újabb teszteket újabb anyagokkal, például, hogy meg tudjuk állapítani, mennyire hajlíthatók, alakíthatók” – nyilatkozta Karl Watson, az SCC hegesztés szakértője.

Az első teszteknél a nyomat puhább volt a szabvány 3161-nél, mikroszkopikus vizsgálatok és a munka befejezése után viszont már semmiféle inkonzisztenciát nem tapasztaltak.

Az SCC válogatott cégekhez és oktatási intézményekhez akarja eljuttatni a technológiát, workshopokat is szerveznek hozzá.

Az SCC Additív gyártás programját vezető Eric Wooldridge szerint óriási lehetőség, hogy az olcsó 3D nyomtatótechnológiát elvihetik a szövetségi állam iskoláiba. Mihelyst befejezik a teszteket és a biztonsági óvintézkedéseket, el is kezdik.

Az Evonik német vegyipari vállalat bemutatta első 3DP szoftverét, amely a megfelelő additív gyártási folyamat és anyag kiválasztásával segíti a felhasználót. Választása a terv geometriai, anyagtudományi és pénzügyi elemzésén alapul.

Az Evonik kockázatitőke-csoportjához tartozó izraeli Castor startup által fejlesztett programmal a cég szerint tovább bővül a 3DP felhasználók köre, ők pedig jobban látják a fogyasztói igényeket, könnyebben igazítják hozzájuk az anyagfejlesztéseket.

A platformon a felhasználók leellenőrizhetik a terveken lévő darabok nyomtathatóságát, speciális célokra kiválaszthatják a legjobb anyagokat, és a CAD-fájl elemzésével költség- és gyártásiidő-becslést is kapnak. A szoftver segít törékeny pontok azonosításában, megmutatja, hogy melyikhez milyen anyag az optimális.

A szoftver a költség- és időhatékony opciók bemutatásával megkönnyíti a 3DP szélesebb körű befogadását, a gyártói ökoszisztéma bővülését.

Amikor az Evonik tavaly bejelentette, hogy a Castorba fektet, a befektetés a német cég anyagtudományi szakértelmének és az izraeli vállalat platformjának az összekombinálását jelentette. Az „összes iparág számára használható és hozzáférhető” szoftver lett az együttműködés eredménye, például így vált lehetővé, hogy az Evonik technológiájával ott javítsanak anyagok tulajdonságain, ahol szükség van rá. A végtermék az eredetileg tervezettnél is robusztusabb lesz.

„A Castor technológiáját használó új Evonik-szoftverrel bővült a termék-portfoliónk. Izgatottan várjuk az együttműködés folytatását, additív gyártással készülő végtermékeink számának jelentős növekedését” – nyilatkozta Omer Blaier, a Castor vezérigazgatója.

Az Evonik 2018 februárjában jelentette be, hogy 50 százalékkal növeli VESTOSINT nyomtatóporának gyártását. Lényegében azóta foglalkoznak intenzíven 3D nyomtatással. Többféle anyagot dolgoztak ki, újabb partnerekkel kezdtek együttműködni.       

A kaliforniai VELO3D fémnyomtató-gyártó bejelentette együttműködését a precíziós megmunkálással foglalkozó, az olaj- és gáz-, valamint a légjármű-iparnak beszállító oklahomai Duncan Machine Products (DMP) vállalattal.

A DMP a jobb alkatrészteljesítmény és a rövidebb átfutási idő miatt fogja a 3D nyomtatást, a VELO3D Sapphire printerét és a megfelelő programokat használni.

Chris Billkings, a DMP társtulajdonosa szerint additív gyártás nélkül nincs jövőbeli növekedés. A Sapphire printert a legbonyolultabb geometriai szerkezetek kivitelezéséért, valamint egyes folyamatok automatizálásért választották.

A cég máris legalább 1500 alkatrész nyomtatására kapott megrendelést, amelyeket olajfúrókban és más olajipari létesítményekben fognak használni. A DMP komoly, két éven belül akár tízszeres növekedést is vár ezen a területen.

A fémnyomtatás egyértelműen a hagyományos megoldások komoly alternatívája – vélik a vállalat vezetői. A jelenleg printelt lefelé irányuló fúróeszköz-részeknek nagyon mostoha körülmények között, barátságtalan környezetben kell kifejezetten jól teljesíteniük.

Benny Buller, a VELO3D alapító-elnöke elmondta, hogy speciális (SupportFree) technológiájukkal komplex geometriák utófeldolgozás nélkül nyomtathatók ki, amellyel a komoly idő spórolható meg, és így értelemszerűen nő a munka termelékenysége.

Az olajiparban a 3D nyomtatás pontosan ezért lehet eredményes, jól működő gyártóeljárás.

A szektorban természetesen mások is alkalmazzák a technológiát.

A BP petrokémiai tevékenységéhez használ printelt alkatrészeket, az egyik legnagyobb kínai printergyártó pedig az állami petróleumvállalattal kötött szerződést.

Az ausztrál Aurora Labs a DNV GL globális minőségbiztosító és kockázatmenedzselő céggel működik együtt. Közösen fognak az olaj- és gázipar, az energetikai szektor más területei és a hajóipar számára fémrészeket nyomtatni.    

A gyorsan szaporodó veszélyes vírusok és baktériumok ellenőrzése globális kihívás. A legmodernebb csúcstechnológiákat használva, világszerte sok tudós és vállalat fejleszt innovatív megoldásokat a probléma jelenleginél hatékonyabb kezelésére.

Az egyik legígéretesebb technológiát a rézalapú nanotermékeket gyártó Coppr3D dolgozta ki. A cég célja az iparág által leggyakrabban használt anyagok (PLA, TPU, PETG stb.), illetve a belőlük készült polimer-nyomatok mikróba-ellenes tulajdonságokkal történő kiegészítése.

„A HIV-statisztikák mögötti globális probléma megértése, valamint mikróba-ellenes anyagaink HIV-vírus átadásában betöltött potenciális szerepének elemzése után arra következtettünk, hogy képesek vagyunk anya és gyermeke között egyfajta interfészként működő, a vírus szoptatás közbeni terjedését megakadályozó műszert fejleszteni. A szoptatás a fertőzés egyik legfőbb módja” – magyarázza a Copper3D orvosi részlegét vezető (és egyben társalapító) Claudio Soto.

A cég évek óta dolgozik a projekten, 2019 márciusában a technológiát szabadalmi oltalomra terjesztették be.

Soto elmondta, hogy az eredeti ötlet a kevés hozzáférhető történeten alapul, lényege, hogy a rézalapú nyomatok és szűrők az anyatej oldatában, különféle vegyi és fizikai folyamatok eredményeként inaktívvá teszik a HIV-vírust.

A bíztató eredmények ellenére, azok nem magyaráznak meg egyes problémákat, például a tej tápanyagérték-csökkenésének, a vírusos fertőzés időpontjának vagy a szűrők optimális méretének és formájának a kérdését eddig még nem sikerült megoldaniuk.

A fejlesztőcsapat egy laboratóriumot kért fel PLACTIVE anyaguk „HIV-gyilkos” eredményeinek érvényesítésére. Az első eredmények alapján a vírusátadás 58,6 százalékkal csökkent.

A pozitív visszajelzés hatására kezdtek el dolgozni a műszer kereskedelmi forgalmazásra szánt változatán.

A 3DP egyik legvitatottabb, talán ezért egyben leginvenciózusabb területe az ételnyomtatás. A „valódi” kajákhoz hasonlóan az utóbbi időben ezen a területen is egyre többen próbálkoznak a vegetáriánus konyhával.

Sok vegetáriánus etikai okokból nem eszik húst, viszont a növényalapú opciókkal sem elégedett. Ez az attitűd ösztönzőleg hat az élelmiszeriparra, és a kutatások fókusza a szimuláltról a szintetikus „húsra” tevődik át.

A laborokban előállított „húsokba” kevesebb víz, tápanyag kerül, mint a farmokon készülő valódiakba, ami környezetvédelmi szempontból is komoly előny. Hamarosan a sokak ellenérzését (főként etikai okokból kiváltó) genetikai tervezésre is sor kerülhet.

A növényi alapú húspótlékok viszont egyre népszerűbbek. A valódi szimulálása, a szintetikus nem-hús „húsok” jóvoltából az „állatmentes” piac folyamatosan bővül, egyre nagyobb benne a potenciál.

A spanyol Novameat nyomtatott steakjével vált ismertté. Most bioprinterrel próbálnak algából, csicseriborsóból és rizsből vegetáriánus nyomtatószálat készíteni. A cél egyértelmű – a hús ízét kívánják hús nélkül visszaadni.

Az izraeli Redefine Meat neve mindent elmond. A 3D nyomtatást növényi eredetű húspótlékok textúrájának javítására használják. Legújabban pedig felvásárolták a komoly bioprinting szakértelemmel rendelkező és hasonló célokat követő JetEat vállalkozást.

A dél-afrikai Marfig Global Foods eredetileg és most is az egyik legnagyobb marhahús-gyártó. Legújabban viszont vegetáriánus opciókkal is foglalkoznak. Szójaalapú Revolution burgerüket az Outback Steakhouse lánc fogja árusítani, ami egyértelműen kiváló minőséget sejtet.

A vega kaják nyomtatásával foglalkozó cégek legnagyobb problémája a méretezhetőség. Sejteket nem gond tenyészteni, milliárd tonnákat viszont annál nehezebb.