FREEDEE BLOG

Az autó- és gépjárműipar közismerten a 3D nyomtatás egyik leggyorsabban fejlődő alkalmazási területe, lassan már nincs olyan nagy márka, amely valamilyen szinten nem használja a technológiát. A költséges raktározást részben helyettesítő pótalkatrész-printelés különösen népszerű.

Ehhez a trendhez kapcsolódik a szelektív lézeres szinterezésre (SLS) specializálódott svájci Sintratec és a Stuttgart-székhelyű német multinacionális Daimler AG együttműködése. A svájci cég S2 gépét a Daimler-leányvállalat, buszokkal és teherautókkal foglalkozó, azokat a Setra és a Mercedes-Benz márkaneveken gyártó EvoBus GmbH Neu-Ulmi üzemében telepítették, ahol pótalkatrészeket nyomtatnak rajta.

A Daimler eddig is printelt busz-alkatrészeket (több mint 780-at) és pótdarabokat (több mint 150-et), a házon belüli (EvoBus) gyártással viszont komoly előállítási és logisztikai költségeket spórolnak meg. Az S2 géppel rugalmasabbá válik a munkájuk, gyorsabban reagálnak az igényekre, s mindezek mellett környezetbarát technikát használnak.

A Daimler 2016 óta különféle részlegeiben és leányvállalatainál alkalmazza a 3D nyomtatást, az első fémből printelt pótalkatrészt 2017-ben mutatta be. Még ugyanabban az évben bejelentették, hogy SLS technológiával fognak teherautókhoz és buszokhoz pótalkatrészeket gyártani.

A cég és ipari partnerei (EOS, Premium AREOTEC) nemrég fejezték be a Következőgenerációs Additív Gyártás (NextGenAM) projektet. Gép- és légjárműipari alkalmazásokra szánt alumínium alkatrészek gyártására összpontosítottak, a projekt szerzett tapasztalataikat már a buszoknál is hasznosítják.

Az új busz pótalkatrészek, egyedi komponensek nyomtatása idén kezdődik. Kiszámították, hogy hónapokig eltartana, ha külső céggel végeztetnék el a munkát (3D nyomtatás nélkül), míg additív technológiával néhány nap alatt elkészülnek.

A 2018 végén bemutatott Sintratec S2 ideális partner. A több egységből álló moduláris rendszer az utófeldolgozásig, a teljes gyártófolyamatot lefedi. Gyártás mellett nyomtatóanyagok fejlesztésére, optimalizálására, valamint tréningeken is tervezik használni.

Hogyan tároljunk DNS-szerű információkat nyomtatott tárgyakban?

A kérdésre válaszolva, Robert Grass, az ETH Zürich biokémikusa és Yaniv Erlich, izraeli számítástudományi szakember egyedi módszert dolgozott ki, amellyel bármilyen külső digitális adat, például eredeti CAD-fájlok nélkül is lehetővé válik printelt objektumok újraalkotása.

Grass pici üveggyöngyökbe ágyazott DNS bárkóddal történő tárgyazonosítási módszert dolgozott ki. A nanogyöngy bárkód-technológia kereskedelmi forgalmazását az ETH Haelixa leányvállalata végezte el, például csúcsminőségű élelmiszereket azonosítanak vele.

Erlich hatalmas mennyiségű, akár 215 ezer terabájt adat egyetlen grammnyi DNS-ben való tárolására dolgozott ki működő eljárást.

A két felfedezés összekombinálásával új, az adott tárgy elkészítésére vonatkozó információkat tartalmazó tárolási technikát fejlesztettek. Az eljárással 3D nyomtatási utasítások ágyazhatók tárgyakba, és az információk évtizedek, sőt, évszázadok múlva is közvetlenül kinyerhetők belőlük.

A technológiának, a „dolgok internete” (Internet-of-Things, IoT) analógiájára, a „Dolgok DNS-e” (DNA of Things) nevet adták.

Szemléltetésként, a printelési folyamatról alig 100 kilobájtnyi beágyazott információt „hordozó” fehér műanyag-nyuszit nyomtattak. Az utasításokat DNS-t tartalmazó parányi üveggyöngyökbe integrálták, az üveggyöngyöket pedig beágyazták a műanyagba. A nyomatból kivonatolták az adatokat, amelyek alapján egy másik ugyanolyan nyuszit printeltek.

Az eredeti nyomat DNS-ét felhasználva, végül öt teljesen azonos példányt készítettek.

„Minden más ismert tárolási formának adott a geometriája. Egy merevlemeznek úgy kell kinéznie, mint egy merevlemez; egy CD-nek, mint egy CD. A forma információvesztés nélkül nem változtatható meg. Jelenleg a DNS az egyetlen folyadékként is működő adattárolási médium. Így válik lehetővé, hogy bármilyen formájú tárgyba integráljuk” – magyarázza Erlich.

Túl az egyszerű reprodukción, a technológia több területen alkalmazható, például információk rejthetők közönséges tárgyakba, gyógyszerek, építőanyagok stb. azonosíthatók, minőségük ellenőrizhető vele. Jelenleg azonban túl drága, így széleskörű használata még a jövő zenéje, a két kutató viszont a költségek gyors csökkenését várja.

Az arizonai Arnatron 3D épületnyomtató vállalat szabadalmaztatta különleges technológiáját, megerősített cementből készülő épületelemek gyors szálhúzásos printelését.

A technológiával a cég túl akar lépni a hagyományos építőipar korlátjain. Megoldásuk környezetbarát, a fenntartható fejlődést szolgálja, ráadásul teljes szerkezetek állíthatók elő vele.

„Statisztikai szempontból és a dolgozókat nézve, az építőipar a legveszélyesebb terület. A munkásoknak nagyon gyakran kell nehéz gépek mellett dolgozniuk. A munkaköltségek döbbenetesen magasak, a termelékenység alacsony, az iparág egyszerűen nem fejlődött ugyanabban az ütemben, mint a gyártás, vagy más összehasonlítható területek. A 3D épületnyomtatásban, réteges additív gyártásban az iparágat a hatékonyság és a termelékenység új korszakába vivő ösztönzőerőt látunk” – nyilatkozta Brian C. Giles, főmérnök és Blair Souter, tásalapító-ügyvezető igazgató.

Mindketten a terület avatott szakértői, hiszen cégük, az Armatron Systems több mint egyévtizedes tapasztalattal rendelkezik, több szabadalmuk van megerősített betonépítő rendszerekre. Méretezhető készülékeik víztornyoktól luxuslakásokig, a legváltozatosabb szerkezetekre alkalmazhatók; építkezés, felújítás, utólagos kiegészítések egyaránt megvalósíthatók velük.

A mostani szabadalom automatizált megerősített cementépítő rendszerre és magára a technológiára vonatkozik, cementkeverékek a helyszínen formázhatók és önthetők vele. A munkát külsőleg formázható, rugalmas tartóüvegben végzik. Az automatizált és csúsztatható formázóberendezés rétegesen rendezi el a nyomtatott cementlerakódást. Az eredmény: különféle szerkezetek jobban önthetők ezzel a megoldással.

Az Arnatron elmondta, hogy a szabadalom több mint 100 innovatív elképzelést tartalmaz. A cég egy új, átmeneti építőtechnológiára is adott be szabadalmi kérelmet. Üzleti modelljük meghatározó eleme a minőségellenőrzéshez és a technika eredményes implementálásához fontos licenszelés. A robotikai, építőipari, szoftveres és nehézgépeket gyártó cégekkel kötött stratégiai partnerség szintén elsődleges szempont. A modell pillérei közé tartozik még a nemzetközi infrastruktúrafejlesztés is.

A Genftől északra, a svájci-francia határon elhelyezkedő CERN, az Európai Nukleáris Kutatási Szervezet ékköve, a Nagy Hadronütköztető (LHC), az emberiség által valaha is épített legnagyobb és legkomplexebb gépi rendszer. A központ más szempontból szintén rendkívül fontos a technológia és az emberiség történetében: 1989 és 1993 között Tim Berners-Lee itt dolgozta ki az azóta mindnyájunk által használt világhálót, a World Wilde Webet.

A kutatóintézet az additív gyártást sokáig csak prototípuskészítésre használta, az utóbbi időben viszont a technológiával alkatrészeket is állítanak elő.

Egy nemrég készült hűtőborda, egy speciális komponens például a 3D Systems munkája. A nyomtatáshoz fémporágyas fúziót használtak, a print az LHCb 2019-es ipari díját is elnyerte. Az alkatrészt az átalakítás alatt álló LHC villogó, szikrázó rostokat, szálakat nyomon követő új készülékébe, a SciFi Trackerbe szánják.

A 3D Systems nyomtatott kicsi titánrúd-sorozata beágyazott hűtőcsatornáival a Tracker fontos része lesz. A komplex formájú, viszont kis térbe helyezendő hűtőborda megvalósítása komoly kihívást jelentett, amelyhez a 3DP bizonyult a legalkalmasabb technológiának.   

Az LHCb néven ismert kísérlet (amelyben a b a beauty, szépség rövidítése) végén szinte teljesen új detektor áll munkába. A 27 kilométer hosszú gyorsító egyik pontjáról van szó.

Az új LHCb megnyitását 2021-re tervezik, szinte az összes aldetektort lecserélik vagy felújítják, valamennyi rengeteget profitál majd az új technológiai fejlesztésekből, így a 3D nyomtatásból, elsősorban a fémnyomtatásból is. Az LHCb fizikusai és mérnökei részt vesznek a több cég által kivitelezett fejlesztésekben, szorosan együttműködnek velük, nélkülük nem is lehetne sikeres a felújítás.

Az LHCb Ipari Díj nyertesét a CERN-nel együttműködő négy vállalat, a 3D Systems, az Automation NV, a LETI-3S és a SOMAICS munkái közül választották ki, és adták át ünnepélyes keretek között.

A 3D bionyomtatókat és anyagokat előállító orosz 3D Bioprintring Solutions és a P. A. Hertsen Moszkvai Onkológiai Kutatóközpont egyedi kísérletet végzett. Helyben (in-situ) ültettek át bőrt élő patkányokon.

A patkánykísérletek 2-3 hétig tartottak, a bionyomtatáshoz használt Kuka robotkar segítségével cserélték le a sebesült testrészt. A 3D BS laboratóriumban speciális kollagén hidrogélt fejlesztettek, amelyet biotintaként használtak később.

A bionyomtatás a biomérnöki fejlesztések jelenlegi csúcspontja, a mostani kísérletek pedig teljesen egyedülállók. Robotika, 3D bionyomtatás és a különleges kollagén együttes alkalmazása forradalmasíthatja a klinikai gyakorlatot. Szövetek, sőt akár szervek valósidejű létrehozása felbecsülhetetlen segítséget nyújthat műtőorvosoknak, operáció közben.

A kísérletek egyértelművé tették: előbb-utóbb lehetséges lesz előre tervezett szövetszerkezeteket közvetlenül a beteg bőrfelületre, vagy magára a szervre printelni.

Speciális robotkarokat használva nemcsak vízszintes felületekre, hanem szabálytalan alakzatokra is lehet nyomtatni. A technológiát kontúr lerakásnak hívják, a módszerrel csökken az esélye annak, hogy a szervezet kilöki az implantátumot, és műtét utáni komplikációknak is jóval kisebb a valószínűsége.

A bionyomtatott szövet átültetése nemcsak a 3P szemszögéből nézve, hanem szoftver- és gépilátás-szinten is komoly kihívás. Mivel az élő állat teste mozog, és a légzési mintázatok változnak, a szövetet helyére rakó karnak fel kell ismernie ezeket a mozgásokat, aztán pedig alkalmazkodnia kell hozzájuk.

A sikeres kísérletekből egyértelművé vált, hogy a módszerben óriási a potenciál. Ez volt az első lépés a tényleges alkalmazások felé, amikor a műtőteremben már nem élő patkányokkal kísérleteznek, hanem élő embereket igyekeznek meggyógyítani.

A helyszínem történő nyomtatással drasztikusan nőhet az alkalmazások száma.

A kelet-kínai Csiangszu régió egyik legnagyobb városa, Szucsou korábban bányásztelepülésként működött, még korábban több császár látta meg ott a napvilágot. Aztán teljesen újjáépítették, és ennek a folyamatnak köszönhetően, a világ legnagyobb építészvállalatai szinte mind jelen vannak, rengeteg a befektető, a régi bányák parkokká alakultak.

Ahogy Szucsou arculatát egyre inkább a jövő határozza meg, egy különösen innovatív cég, a Kínában már több helyen különleges nyomatokkal, például az első nyomtatott házakkal (Sanghaj, 2014) bizonyított Winsun is bekapcsolódik a város arculatának újjávarázsolásába.

Izgalmas megoldásuk 3DP világpremier, az első folyóparti nyomtatott falburkolat, hossza több mint 500 méter, így a mindezidáig legnagyobb printelt szerkezetként is bevonul a rekordkönyvekbe.

Hasonló építmények általában sziklákra vagy töltésre helyezett, a folyóvizet magukba szívó lejtős szerkezetek. A printelt fal az erős vízáramlatoktól és az eróziótól védő, különálló modulokból tevődik össze. Megóvja a parti házakat, de a mögöttük lévő területeknek is komoly védelmet ad, akárcsak a talajnak – és azon keresztül halaknak, madaraknak, fáknak és növényeknek.

A kivitelezést környezetvédelmi és biztonsági szempontok vezérelték, hogy a folyópart tényleges védelmet kapjon, az emelkedő vízszint ne okozzon problémát, egyensúly alakuljon ki a különféle tényezők, például a talajerózió, a légnyomás, a vízalatti ozmózisnyomás és a korrózió között.

Hagyományos folyópart-rekonstrukcióhoz, stabil falakhoz és gátakhoz drága építőanyagok vagy egyedire tervezett téglák kellenek. Ezek a megoldások kockázatmentesek, megfelelő biztonságot nyújtanak, viszont költségesek, és bonyolult folyamatok, ráadásul sokszor figyelmen kívül hagyják a meglévő ökoszisztémákat.

3D nyomtatással gyorsan és hatékonyan kiépíthető az eredetihez hasonló mesterséges folyópart, nagyobb lehetőség nyílik az élő környezet megvédésére.

A modulok a növényeknek természetes élőkörnyezetet adnak, és egyben meg is kímélik őket az áradástól.

A 3DP segítségével a szemnek is tetszetős, igazi zöld rekreációs tér alakul ki.

Vakokat és gyengénlátokat nehéz megfelelő minőségi oktatási eszközökkel ellátni. A Braille-írás elsajátítása eleve költséges és nem is mindig hatékony, míg a segítő technológiák, például az internetezésben hasznos képernyőolvasó szoftverek nem szerezhetők be mindenhol.

A földkerekségen élő 285 millió vak és gyengénlátó személynek az információ kezelésére alkalmas, hozzáférhető formátumban kell eljuttatni az anyagokat. A 3D nyomtatás sokat segíthet, mert a szemléltető célzatú nyomatok tapinthatók, megfoghatók.

A vakokkal és gyengénlátókkal foglalkozó dél-afrikai nemzeti szervezet, az SANCB decemberben oktatási kampányt indított (3DPrinting4TheBlind), különféle tárgyak nyomatait várják, amelyeket iskolákban használnak szemléltető céllal. Bárki, bárhonnan részt vehet, 1-3 printelt darabot küldhet a szervezőknek, a diákok pedig új formákat, alakzatokat és tárgyakat ismerhetnek meg.

A kivitelezésben az ország egyik legnagyobb 3DP boltja, a 3D Printing Shop is részt vesz, az érdeklődőknek ők állították össze a 31 választható tárgyat tartalmazó listát. A nyomatok között állatok, anatómiai modellek és járművek is szerepelnek, méretüket 100x100x100 milliméterben határozták meg.

„Mivel az oktatási eszközök elég drágák, látáskárosult gyerekeknek pedig problémát okoz kétdimenziós fogalmak megértése, eldöntöttük, hogy legjobb, ha 3D-ben kinyomtatjuk őket. Megfizethető és könnyen használható printerekkel szülők vagy ápolók összeállhatnak, bármilyen olyan modellt kidolgozhatnak és kinyomtathatnak, amiket a gyerekeknek szeretnének adni” – nyilatkozta Bishop Boshielo, a 3D Printing Store marketingmenedzsere.

Az SANCB több mint 20 speciális iskolát támogat, köztük az Optima College speciális intézményt, ahol a diákok például üzleti és számítógépes ismereteket tanulhatnak. A cél, hogy teljesen önállóvá váljanak.

A szervezet közölte: idén több hasonló kampányra számíthatunk. Bishop pedig bizakodik, hogy a gyerekeknek nagyon tetszenek majd a korábban csak két dimenzióban érzékelt modellek, és élvezik a velük folytatott interakciókat. Elmondta, hogy a dél-afrikai 3DP közösség ugyan még kicsi, de folyamatosan növekszik, mert egyre többen megértik a technológia jelentőségét.

A kampány január 31-én zárul, addig várják a nyomatokat.

Németország 2019-ben 1 milliárd dollárnál több additív gyártáshoz kapcsolódó bevételt generált – olvasható a SmarTech Analysis legújabb, 2019-et vizsgáló beszámolójában.

A beszámolóból kiderül, hogy a teljes egész AM (additive manufacturing) szektor (hardver, nyomtatóanyagok, szoftver és szolgáltatások) 10 milliárd dollár bevételt jegyez.

A 10 milliárd dollár nagyjából 65 százalékát, azaz 6,5 milliárdot a szakterület tíz világvezető földrajzi régiója termeli ki, az őket követő tíz földrajzi térség pedig mintegy 20 százalékot (kb. 2 milliárdot).

A két piac együtt a világ 2019-es 3DP és az ahhoz kapcsolódó bevételeinek közel 90 százalékét generálta.

A számokból kiderül, hogy Németország a legnagyobb regionális piac, közel 1,3 milliárdos éves bevétellel. Az Egyesült Államok és Kína a második és a harmadik. Németország vezető pozíciója részben annak köszönhető, hogy az ipari 3DP hardvert előállító cégek és anyaggyártók jelentős része működik a technológiát gyorsan felfuttató országban.

Az USA komoly növekedést könyvelhet el a polimer-szegmensben, és ezzel már Németország „nyakában liheg”, míg a harmadik helyezett Kína főként otthoni gyártólétesítményeinek és a technológia egyre szélesebb körű elfogadásának köszönhetően vált komoly versenytárssá.

A három vezető piac évente egyenként több mint 1 milliárd dollárt generál. Az első tízben megtaláljuk a hagyományos európai nagy gyártóországokat, Olaszországot, Franciaországot és az Egyesült Királyságot, egymáshoz hasonló, kb. évi félmilliárdos teljesítménnyel. Ez a három piac szignifikáns 3DP alkalmazónak számít. Spanyolország szintén fontos tényező, amivé főként Katalónia és Baszkföld jóvoltából vált.

Skandinávia, Kanada és Oroszország az anyaggyártás, és érdekes módon a bioprinting és az épületnyomtatás miatt fontos, India pedig azért, mert gyorsan növekszik és veszi át a technológiát. Japánnal szemben hasonlóak az elvárások.

A Benelux-államokban szintén nagy a pörgés, vezető szolgáltatókkal és kiemelkedő alkalmazásokkal.

Az amerikai kontinenst illetően, Dél-Amerika legnagyobb piaca Brazília, Közép-Amerikáé Mexikó.

Játszhat-e a fenntarthatóság fontos szerepet egy luxusszálloda építésében? A délkelet-afrikai Mozambik Kisawa Sanctuary Resort projektjének kivitelezői a kérdésre egyértelmű igennel válaszolnak, a 3D nyomtatással megvalósítandó munkához ugyanis olyan környezetbarát alapanyagokat terveznek használni, mint a homok és az óceánvíz.

A projektet a 2004-ben alapított, kategóriájában (üzleti repülés) egyetlen légitársaság, a máltai székhelyű VistaJet alapítója, Thomas Flohr lánya, Nina Flohr vezeti. Elképzelése szerint a luxusüdülő 2020 nyarán nyílik meg a vadregényes Benguerra szigeten, az Indiai-óceánon.

A magánkézben lévő 300 hektáros tengerparton, a part melletti erdőben és homokdűnéken 12 bungaló épül fel. Az üdülőkomplexumhoz edzőtermeket, jóga- és meditációs központot is terveznek, de lesz benne teniszpálya és a vízisportok űzésére alkalmas létesítmény is.

A VistaJetnél kreatív igazgatóként komoly tapasztalatokat szerzett Nina Flohr elismert szakember, a technológiától és a használatra szánt anyagoktól viszont többen tartanak.

A 3D épületnyomtatás ugyan gyorsan terjedő, környezetbarát megoldás, viszont ekkora luxusüdülőt még nem építettek additív gyártással. A kételkedők másik hivatkozási pontja, hogy hiába trendi, divatos az épületprintelés, a látványos projektek ellenére kevés a valóban működő példa (a hipermodern DFAB Ház, Svájc; a földből készült Gaia, Olaszország; Európa első nyomtatott háza, a dániai BOD; a szegényeknek készült el salvadori New Story lakóépület; pavilonok, kínai házak, hidak stb.).

A 3DP használati módjával kapcsolatban a kivitelezők egyelőre elég szűkszavúak. A honlapon annyi áll, hogy a printelt komponensek homok és óceánvíz keverékei, a fenntartható anyagokat a kvázi nulla veszteséggel és károsanyag-kibocsátás mentes technikával kombinálva, úgy tűnik: minden szempontból környezetbarát megoldásról van szó. A homoknyomtatást szabadalmaztatták, a megoldást hagyományos mozambiki zsúpkészítéssel, asztalossággal és textíliákkal igyekeznek közös nevezőre hozni.

A homokot Flohr nonprofit szervezete is használja, korallzátonyokat és tengeri lakóhelyeket próbálnak nyomtatni vele.

A 3DP világában ismert, Las Vegas székhelyű Additec és a spanyol Sicnova közös vállalkozása, a Meltio fémlerakó technológiával működő gépe megbízható, zavarmentes és hozzáférhető megoldást kínál a fémnyomtatást gyártási folyamataikba integrálni óhajtó vállalatoknak. (A technológia kidolgozásában a világelső acélgyártó ArcelorMittal is részt vett.)

Más megoldásokkal összevetve, szabadalmaztatott technikájuk több szempontból is előnyös. Használata egyszerű, a hardver kompakt (550x600x1400 mm), nincs szükség hozzá speciális üzemekre, infrastruktúrára. A technológia kulcsa, a többlézeres nyomtatófej fémdrótokkal is működik, azaz a gép működtetése teljesen tiszta, nincs veszteség, 100 százalékos az anyagfelhasználás.

Fémdrót mellett fémporral és a kettő kombinációjával is funkcionál, ráadásul a területen elsőként, a váltáshoz nem kell fúvókát cserélni. A tipikusan hegesztésnél használt anyagokból (titánból, acélból, rézből, alumíniumból, Inconel szuperötvözetekből stb.) készülő részek teljesen tömörek.

A Meltio megoldásával az érdeklődő vállalatok olcsóbban hozzáférnek a 3D nyomtatáshoz. A hardver a jelenlegi piaci árak 50-75 százalékába kerül, míg az anyagköltség akár a mostani költségek tizedrésze is lehet. Ezek a számok arra utalnak, hogy a Meltio jócskán hozzájárulhat a közvetlen 3D fémnyomtatás tömeges elterjedéséhez.

A rendszer ráadásul 3DP moduljainak (Meltio Engine) köszönhetően bővíthető; CNC, robotikus és darurendszerekkel integrálható. Kisebb részektől többméteres darabokig, változatos nyomatok gyárthatók, hagyományos gépek hibrid rendszerekké alakíthatók vele, ami sok iparágbeli alkalmazást vetít előre.

A technológia többlézeres (három egyedi diódalézer) nyomtatófejjel működik, és a lézerek száma növelhető. A nyomtatásra argonkamrában kerül sor, a gázból csak kis mennyiségre van szükség. Az anyagok cseréje automatikus, néhány másodperces folyamat, nincs szennyeződés, a megoldás biztonságosabb, mint a porágyas fúzió. A rendszer aktív folyamatvezérléssel működik, a nyomat paramétereit szenzorikus visszajelzések alapján kezeli.

Az egyedi lézeres technikával hegesztéssel nehezen megmunkálható fémötvözetek is kezelhetők. A gép 3D nyomtatás mellett más alkalmazásokra szintén használható: burkolásra, hegesztésre, kikeményítésre, textúrázásra, csiszolásra, tisztításra.