FREEDEE BLOG

A francia Ultimate Holography 15 éves kutatási projekt eredményeként hologram printert épített. Elmondásuk alapján sikerült elkerülniük a technológia ismert problémáit: drága lézereket, lassú nyomtatási sebességet, telítetlen színeket.

A Chimera olcsó lézerekkel működik, gyors, remek színminőséget biztosít. Saját tervezésű speciális, szemcsés fényképanyagra nyomtat maximum 120 fokos látószög-elhajlásban élvezhető hologramokat. Számítógép által generált 3D modellekből vagy szintén saját fejlesztésű szkenner szkenjeiből generálja őket. A hologramokból másolatok készíthetők.

A kivitelezéshez alaposan tanulmányozták a korábbi holografikus nyomtatófejlesztő technológiákat, előnyeiket és hátrányaikat egyaránt figyelembe vették. Látták a printerek nagyon sok technikai korlátba ütköző első két generációját, s ezt követően döntöttek a kereskedelmi forgalomban beszerezhető (és az eddigi rendszerek által használt) merev fotóanyag helyett saját fejlesztés mellett.

A gép kisteljesítményű, folyamatos vörös, zöld és kék lézereket használ, amelyeket a kutatók egyedi megoldásokkal (rezgésellenes, expozíció-javító mechanizmussal stb.) turbóztak fel, igyekeztek hibamentessé tenni.

Hologramokat kicsi (250-500 mikronos) holografikus elemek egymás utáni felvételével készítenek. Három térbeli modulátorral és egyedi tervezésű, full-color (teljes színskálájú) nyomtatófejjel dolgoznak, utóbbi biztosítja a 120 fokos látószög-elhajlást. Nyomtatás után vegyi anyagokkal dolgoznak rajtuk, módosítják a méretüket.

Egy 30x40 centis hologram nyomtatása 11 óráig tart, ami az eddigi technikák munkaidejének kb. a fele.

Az új technológiával eddig 60x80 centis, változatos színekben változatos hologramokat (játékokat, pillangót, múzeumi darabokat) printeltek. Kiderült, hogy a felbontás, a látószög egyértelműen magasabb, a színvilág pedig sokkal látványosabb, mintha valamelyik másik, használatban lévő rendszerrel dolgoztak volna.

A kutatók elmondták, hogy a technológia, különösen a 3D szoftverek fejlődésével az alkalmazási kör bővülni fog, printerüket például a medicinában és más területeken is használhatják.

Szakemberek folyamatosan kísérleteznek új 3D nyomtatási eljárásokkal, például több anyagból álló multifunkcionális alkatrészek előállításával.

Chaitanya G. Mahajan, a Rochester Technológiai Intézet anyagtudományi kutatója például az utóbbi témából írta PhD-dolgozatát. Vegyi (bottom-up) és fizikai (top-down) eljárással létrehozott nanoötvözeteket, szerkezetüket, méretüket és más tulajdonságaikat befolyásoló tényezőket vizsgált.

Top-down módszerekkel fémtömböket törnek nanoméretű részecskékre, bottom-up technikákkal atomokat, molekulákat egyesítve alkotnak ilyen részecskéket. A top-down megoldások előnye, hogy rövid időn belül nagymennyiségű részecske hozható létre, bottom-up módszerekkel viszont homogénebbek a szerkezetek, rendezettebbek a kristályok.

Ezek az ötvözetek több területen, például a biomedicinában vagy az elektronikában használhatók. Alkalmazási lehetőségeiket bővíti, hogy egyes anyagok „alakemlékezők”, azaz formájuk programozható, szabályozottan módosítható.

Fémtinták, például rézből és nikkelből álló ötvözetek nanorészecskékkel és fémes-organikus bomlásnál egyaránt használhatók, tulajdonságaik megváltoztathatók. Jellemzésük több technológiával (hőelemzés, infravörös spektroszkóp-vizsgálat, energiát szétszóró röntgensugaras mérés, röntgensugár-elhajlás) történik.

Homogén ötvözetekhez a rézben és nikkelben gazdag szakaszokat egyaránt magas hőmérsékleten (például 800 fokon) dolgozzák meg, így alakítják ki a szerkezetek kívánt, szükséges paramétereit.

„Az óhajtott ötvözet összetételű rész nyomtatásához minden egyes réteget ki lehet printelni, és lépésről lépésre addig csökkenteni, amíg a kívánt 3D szerkezet létre nem jön. A végső nyomatot nagyon meleg kemencébe helyezhetjük, ahol homogén struktúrává áll össze” – magyarázza a kutató.

Az additív gyártásban komoly kihívás a megfelelő fájlformátum megtalálása. A különböző szoftver-, hardver- és middleware elemek interoperabilitásának, gördülékeny és hatékony együttműködésének megvalósítása nem egyszerű feladat.

A 3D Manufacturing Format (3D gyártóformátum, 3MF) projektet pontosan ezért, fejlett 3DP fájlformátum fejlesztéséért találták ki. A formátumot a legváltozatosabb hátterű tervezők használhatják.

A 3MF ismert formátumokat (STL, OBJ, VRML) helyettesítve oldja meg az interoperabilitás problémáit. A mögötte álló, 2015-ban alakult konzorcium termékét olyan cégek, intézmények használják, mint a Materialise, a Microsoft, a 3D Systems, a Dassault Systèmes, az nTopology, a HP, a MyMiniFactory és az Autodesk.

A termék-életciklus kezelő (PLM) szoftverek, például az SAP Distributed, a Siemens NX vagy a 3DEXPERIENCE a távolról történő együttműködés, ötletek érthető és hatékony kommunikációja céljából több intuitív tulajdonságot integrálnak.

Az orosz CASEX startup fejlesztés alatt lévő CAD Exchanger termékcsomagja adatok hatékony, gördülékeny feldolgozásában segít, és viszi előrébb az additív gyártást.

A sanghaji VoxelDance szoftvercég által fejlesztett és a cég VoxelDance Additive adatelőkészítő programjába integrált Import Modul többféle 3DP fájlformátumot támogat: CLI, SLC, STL, 3MF, WaveFront OBJ Fájlok, 3DExperience, Pro/E/Cro Fájlok, Rhino Files, SolidWorks Fájlok, STEP Fájlok.

„A modul célja a CAD fájlok és a 3D printerek közötti szakadék áthidalása” – áll a cég sajtóközleményében.

A szoftver több (fixáló, editáló, elemző stb.) modullal igyekszik növelni a 3D nyomtatás hatékonyságát. Az import modul például a fájlformátumok 3DP-re történő kiterjesztésével próbálja könnyebbé tenni a tervezők tevékenységét, munkájukat még jobban beépíteni a teljes folyamatba.

Az integrált és felhasználóbarát platformon a fájlok STL formátummá konvertálhatók, hibák javíthatók ki, szerkeszthetünk, elemezhetünk, tervekről készíthetünk beszámolót.

A „rozsdaövezethez” tartozó pennsylvaniai Pittsburgh hagyományos gyártóközpont, mindig híres volt az iparáról és az Egyesült Államok egyik legjobb felsőoktatási intézményéről, a Carnegie Mellon Egyetemről (CMU). Egyáltalán nem véletlen, hogy az „acélváros” és környéke többek között a Neighborhood 91 innovációs műhely jóvoltából a 3D nyomtatásban – főként könnyűfémek megmunkálásában – is fontos szerepet játszik. A szakterület helyi zászlóshajója az Arconic, vagy a várostól 20 kilométerre fekvő North Huntingtoni binder jet specialista ExOne.

A 3DP fejlődését még jobban előrelendítheti a Pittsburghi Egyetem és a régió ipari szereplőivel hagyományosan jó kapcsolatokat ápoló Nemzetközi Repülőtér a Neighborhood 91 koncepcióban csúcsra futtatott együttműködése. A terminálhoz közel épülő közös létesítményben az AM ellátási lánc összes részét egybeintegrálják, amellyel a gyártás és a kiszállítás egyaránt drasztikusan fellendülhet.

A termelés hatékonyságnövelése és a munkahelyteremtés mellett a közeli egyetemek jóvoltából a szakterületi kutatásfejlesztés is dinamikusabbá válik, legalábbis nagyon remélik az együttműködéstől.

„Elképzelésünk része, hogy a repülőtéri létesítménnyel a régió az additív gyártás világvezetőjévé válik” – nyilatkozta a repteret vezető Christina Cassotis.

A Neighborhood 91 kampusza kulcsszerepet fog játszani, a komplex ökoszisztémában szerteágazó tevékenységek várhatók: porok, részek, végtermékek előállítása, utómunkálatok, tesztek és elemzések stb. Mindezek mellett gázokkal, például héliummal és argonnal is fognak kísérletezni.

Gyártásban és utómunkálatokban jelentős hatékonyságnövekedésre számítanak, a kívánság szerinti (on-demand) nyomtatással az ügyfelek időt és pénzt, míg a „minden egy helyben” koncepcióval szállítási költségeket takarítanak meg.

„A Neighborhood 91 a régi additív gyártásának, fejlett anyagokat előállító iparának és a kiváló felsőoktatási intézmények kutatótevékenységének szintézise” – magyarázza Patrick Gallagher, a Pittsburgh Egyetem kancellárja.

A Dremel 88 éve gyárt megbízható, világszerte keresett termékeket. Arról viszont kevesebben ismerik a márkát, hogy már több mint 5 éve Dremel 3D nyomtatók is elérhetők a piacon. Könnyen kezelhető és ellenőrizhető, biztonságos, zárt építési területtel rendelkező gépek, amelyek kezdőknek, iskoláknak, hobbi és profi célra is egyaránt alkalmasak. A Dremel 3D nyomtatók mostantól elérhetők a FreeDee Printing Solutions kínálatában is.

A Dremel Digilab

A Dremel büszke rá, hogy olyan eszközöket és immár 3D nyomtatókat is gyárt, amelyek stresszmentes felhasználói élményt nyújtanak. A könnyen használható szoftverrel és plug-n-play kialakításukkal az üzembe helyezés ugyanolyan egyszerű, mint a nyomtató csatlakoztatása és a munka megkezdése. A Dremel DigiLab 3D nyomtatóknak két típusa érhető el, a 3D45, amely profi felhasználásra is alkalmas, és a 3D40, amely csak PLA-val dolgozik és inkább a hobbi és oktatási célú felhasználókat célozza.

A Dremel PLA nyomtatószál 10 különböző színben kapható, a 3D45 más tpíusú anyagokat is kezel és RFID technológiával azonosítja azokat. Emellett az eszközök más gyártók filamentjeit is elfogadják, csak nem minden dob fér be a gyári alapanyag helyére. Ilyenkor sem kell kétségbe esni, hiszen külső konzollal ez könnyen áthidalható, szoftveres tiltása nincs. A PLA-n túl a 3D45-öt már ASA-val is teszteltük és nagyon szép eredményt kaptunk.

 ASA ülék Dremel 3D45 3D nyomtatóval:

A Dremel 3D40 3D nyomtatót alacsony ára és biztonságos, zárt kialakítása miatt elsősorban oktatási célra ajánlják:

Ismerkedjen meg a Dremel díjnyertes 3D nyomtatójával, a Dremel 3D45-tel!  

 A Dremel 3D nyomtatói mindenki számára egyszerűvé teszik a 3D nyomtatást. A kísérletezéstől és a tervezéstől kezdve a prototípus készítéséig kezdőknek és szakértőknek egyaránt nagyszerű eszköz lehet. A Dremel 3D45 nyomtató félautomata szintezése és a wifi kapcsolat lehetővé teszi a könnyű és egyszerű 3D nyomtatást. A beépített 720p HD kamera segítségével követheti az építést és akár time-lapse videókat is készíthet. A zárt munkatér és a fűtött, kivehető tárgyasztal segít abban, hogy hibamentes és könnyen eltávolítható legyen a kész modell. A Bosch csoporthoz tartozó Dremel márka híres megbízhatósága, és a több ezer órás tesztelési folyamat eredményeképpen kijelenthető, hogy a 3D45 az egyszerű kezelést és megbízhatóságot keresők számára tökéletes választás.

Technikai adatok

A periódusos rendszer 74. eleme, a volfrám angolul tungsten, ami svédül „nehéz kő”, a német wolfrahm pedig „farkashabot” jelent, utalva a fémes elem, átmeneti fém kohósítási folyamatot zavaró habzó hatására.

A volfrámból fémporokat gyártó, a szakterület piacvezetőjeként számon tartott pennsylvaniai Global Tungsten & Powders Corp. (GTP) együttműködésre lépett a binder jet technológiával működő 3D nyomtatókat beszállító ExOne-nal, és megállapodtak, hogy fellendítik a volfrámporok használatát az additív gyártásban.

A közös munkától komoly előnyöket várnak, nagy hatással lehet vágóeszközök, kopásálló részek gyártására, azokra a gyártófolyamatokra, amelyekhez jelentős elektromos és hővezetés szükséges.

Az ExOne egyes volfrámötvözetekkel máris kompatibilis gépeivel (X1 25PRO, Innovent+) eddig is nyomtattak porkohászati keményfémeket és (értelemszerűen) volfrámkompozitokat, az együttműködés következtében azonban jócskán felgyorsulhat a printelés, kevesebb hulladék termelődik, a tervezésnél pedig szabadabban bánhatnak a geometriával.

Természetesen az anyagok minősége, így az elemek közül a legmagasabb olvadási hőmérséklettel bíró, kellően robusztus volfrámból készülő poroké is javul. Már csak azért is, mert a például a rakétákhoz, turbina lapátokhoz és más kopásálló részekhez használt volfrámot gyakran nehézfém-ötvözetekkel keverik, hogy a nyomat a lehető legmasszívabb legyen.

A GTP hamarosan két újabb nyomtatóanyagot, a rozsdamentes acélnál is „acélosabb”, finom karbid részecskékből álló volfrámkarbidot és a hőnek, kopásnak remekül ellenálló, az elektromosságot és a hőt jól vezető réz-volfrám ötvözetet mutat be.

Előbbiből vágószerszámok, utóbbiból félvezető eszközök stb. gyárthatók. A szinterezést az utolsó „simítások” kivételével a munkafolyamat nagy részében helyettesítő binder jet technikával csökkennek az előállítási költségek, a nyomatok pedig erősebbek és tömörebbek.

Az Ipar 4.0-ra történő felkészüléshez a hagyományos gyártási megközelítéseket alapjaiban átíró attitűd szükséges; az oktatásnak ebbe az irányba kell elmozdulnia.

Az egyetemek és a képzési programok ezt az új hozzáállást hivatottak elterjeszteni, hogy a diákok megszabaduljanak a beléjük rögzült gyártási sémáktól. Szerencsére, a 3DP megjelent az oktatási programokban, és a felkészültség magától értetődően sokat segít hallgatóknak, hogy betölthessék a 3D nyomtatóipar által a következő 10 évben generált többmillió állást.

Személyre szabás és tömeges méretű személyre szabás szintén az új megközelítés szerves részei. A fogyasztói egészségügyi szektorra gyakorolt hatásuk már ma is teljesen egyértelmű, gondoljunk csak néhány nyomtatott lábbeli sikerére.

Az autó- és gépjármű-iparban ugyanez a helyzet, a szektor az utóbbi 100 év legnagyobb változásán megy át, a belső meghajtású motorokat előbb-utóbb elektromos autók helyettesítik. A járművek növekvő népszerűségével a gyártók a fém- és a műanyagnyomtatás előnyeit egyaránt kiaknázzák. A Volkswagen például bejelentette, hogy 2028-ig 22 millió elektromos járművet fog gyártani, és ambícióival természetesen nincs egyedül.

Ha az autó- és gépjárműipar által évente gyártott alkatrészek számát és a 3D nyomtatás által biztosított gyorsprototípus-készítési, illetve gyártópotenciált összeadjuk, egyértelmű, hogy a korábban kivitelezhetetlen részek előállításával, az elektromos, sőt, az önvezető járművek is új szintre lépnek.

A digitális adattovábbításon alapuló lokális termékelőállítás egyelőre nem győzött meg mindenkit, és nem is terjedt el tömeges mértékben. A gyártóknak értelemszerűen alaposan ki kell értékelniük, hogy az adott tevékenységre az ellátási lánc melyik pozíciója a leghatékonyabb – a végfelhasználóhoz vagy a forráshoz legyen közel?

A számítástudományhoz hasonlóan, a 3D nyomtatásban is egyre nyilvánvalóbbá válik a hardver működését meghatározó szoftver-ökoszisztémák jelentősége. A programok és az adatkezelés fejlődése gördülékenyebb rendszermenedzsmentet, azon keresztül pedig jobb minőségű nyomatokat eredményez. Cégek új alkalmazásfejlesztői felületein partnerek és fogyasztók is közreműködnek egyénire szabott termékek elkészítésében.

Mindezek mellett, a gyártóknak módjukban áll biometrikus adatok tömeges személyre szabása, amellyel további lehetőségek nyílnak meg: részek teljes ellátási láncon keresztül történő nyomon követése, hatékonyabb virtuális raktár- és cserealkatrész-menedzsment stb.

Az elosztott gyártással a 3DP még közelebb kerül a végfelhasználóhoz.

Év elején minden technológiai terület, így a 3D nyomtatás szakértői is felteszik a magától értetődő kérdést: mi várható a következő 12 hónapban, milyen újdonságokra számíthatunk?

A HP 2019-re a gépi tanulás 3DP-be integrálását, tervezési folyamatok generatív design általi felgyorsulását, az orvosi alkalmazások „robbanását” prognosztizálta. Az előrejelzések, különösen az egészségügyre vonatkozók (a sebészi segédanyagoktól a művégtagokig) nagy általánosságban valóra váltak.

A HP 2020-ra is elkészítette prognózisát, amelyben fontos kérdéseket igyekszik megválaszolni. A következő kulcstrendeket vázolták fel: az additív gyártás meghatározó szerepet játszik az Ipar 4.0 további fejlődésében, egyre nagyobb a fenntartható gyártás iránti igény (követelmény), az automatizáció megváltoztatja a futószalagot/gyári termelést, az adatelemzés és a szoftverek jelentősége tovább nő.

Az ipari szintű automatizáció az összeszerelésre is vonatkozik, és megvalósulhat sokak álma: printelt fém- és műanyagrészek problémamentesen egymásba integrálhatók lesznek. Egyelőre azonban nem létezik a mindkét anyagtípussal dolgozó szupernyomtató, aminek több oka van, például az eltérő feldolgozási hőmérséklet.

Az automatizáció térnyeréséből, a fémhez és a műanyaghoz való szimultán hozzáférésből például az autó- és gépjármű-ipar profitálhat majd sokat, műanyag alkatrészekbe (kormányba, motorba stb.) printelhetnek fémeket, elektromosságot vezető és a nyomásnak jól ellenálló részeket dolgozhatnak ki stb.

Szervezetek nyomatok felületi textúrájába kódolhatnak a gyártási számnál jóval többet eláruló digitális információkat. Részek így nyíltan és titkosítva is felcímkézhetők, a címkéket ember és gép egyaránt képes kezelni – olvasni. Mivel a nyomatok nyomon követése és az adatrendszerek a mostaninál is fontosabbak lesznek, a tendencia erősödni fog.

Hagyományos gyártási folyamatok hajdani kidolgozásánál környezeti hatásaikat nem vették figyelembe. Ipari 3D nyomtatás és gyártás összekombinálásával az integrált technológia nagyon súlyos hatással lehet a bolygóra. Az ok egyértelmű: a széndioxid-kibocsátás közel harmada termékek előállításából és elosztásából ered.

Azaz a korábbi folyamatok nagy része fenntarthatatlan.

A közismerten környezetbarát 3DP-vel kevesebb az ipari hulladék, kisebb a raktározás iránti igény, és összességében csökken a mérgezőgáz-kibocsátás. Tervezők és mérnökök újragondolják termékek életciklusára vonatkozó elképzeléseiket – komplex geometriákat használnak a hagyományosaknál sokkal könnyebb részekhez, tovább csökkentve nemcsak a széndioxid-kibocsátást, hanem az energiafogyasztást is.

Szintén környezetbarát szempontok érvényesülnek abban a gyakorlatban, hogy szállítás helyett digitális fájlokat továbbítva, egyre több gyártó részesíti előnyben termékek helyi előállítását.

A siker tényezői a 3D nyomtatás építőipari alkalmazásában címmel írta diplomamunkáját Pankhuri Pimpley, a Maryland Egyetem diákja.

A technológiát még az 1990-es években ismerte meg a szektor, de akkoriban szinte csak gyors prototípuskészítésre használták, aztán a 2010-es években már nemcsak tesztekre, hanem valódi épületekhez is elkezdték alkalmazni.

Az automatizáció szintjének növekedésével a 3D nyomtatás egyre népszerűbb építőipari megoldássá válik. Többet takaríthatunk meg vele, hatékonyabb, kevesebb munkára van szükség, szinte naponta bővül a felhasználható anyagok palettája.

A szerző kiemeli, hogy más szektorokkal összehasonlítva, az építőipar jobban ragaszkodik a hagyományos eljárásokhoz, anyagokhoz. Az innováció viszonylagos hiánya miatt a termelékenységi mutatói sem jók, ráadásul a balesetveszély mellett a politika és a korrupció beszivárgása szintén hátráltató tényezők.

Ezért (is) lenne szükség a 3DP masszív elterjedésére. Csökkenne az emberi tényező szerepe, segítene megoldani demográfiai, lakhatási problémákat.

A szektorban népszerűek a nagyméretű, mobil printerek, például a közösségformáló hatású olasz WASP. Ezekkel a gépekkel (többek között az Eindhoveni Műszaki Egyetem specialistái) főként kicsi, egyszintes házakat húznak fel, alkalmasint rekordidő alatt.

A szerző azonban hangsúlyozza: az építőiparban jelenleg még korlátozott a 3DP hasznossága, ami elsősorban társadalmi, általános piaci okokkal magyarázható. A szakirodalomban, esettanulmányokban, interjúkban és építőipari 3DP szakértőkkel való beszélgetésekben, levelezésekben kilenc sikertényezőt és 42 kapcsolódó mérési elemet azonosított.

Technológiával, szervezetekkel, piaccal és az ellátási lánccal kapcsolatosak: relatív előnyök, komplexitás, kipróbálhatóság; kompatibilitás, együttműködés; külső nyomás, bizonytalanság; a beszállítói lánc és a keresleti oldal előnyei.

2019 elején a 3D nyomtatást – hasonlóan az előző évekhez – szakemberek az építészetet befolyásoló technológiák egyikeként azonosították. Nem volt nehéz dolguk, hiszen innovatív vállalatok az additív gyártással például a hajléktalanság problémáját is meg akarják (legalábbis részben) oldani.

A hatás tehát borítékolható volt, a mód viszont nem. Aztán kanálisoktól épületfákig, Texastól a világűrig, a 3DP sok-sok építészeti, építőipari projektben benne volt.

Az év Sanghajban, egy betonból készült gyalogos híddal indult. A 26,3 méter hosszú szerkezetet klasszikus elődök inspirálták, a tervet pedig a Tsinghua Egyetem tanára, Xu Weiguo dolgozta ki. Kína ismét bizonyította, hogy a terület élenjáróinak egyike.

Januárban indult el Thesszalonikiben a Zéró Veszteség Labor kutatási kezdeményezés, a robotkarral bútorokat stb. újrahasznosító, környezetbarát Nyomtasd ki a városod projekt része. Közterek, települések újratervezése, műanyag hulladék környezetbarát hasznosítása és más jól csengő mondatok voltak a hívószavak.

A Columbia Egyetemen (New York) anyagok, például a fa külső és belső szerkezetét 3D printerrel lemásoló technológiát fejlesztettek. Óriási potenciál rejlik benne, de egyelőre csak érdekesség, a konkrét alkalmazásoktól elég messzire tartunk.

A Zürichi Szövetségi Technológiai Intézet (ETH Zürich) szakemberei automatizált robotkarokkal nyomtattak változatos formájú betonszerkezeteket, köztük különleges oszlopokat is. Ugyanők teljesen futurisztikus épületet is kitaláltak, s (részben) kinyomtattak; az épületek eleinte tudományos tevékenységek helyszínéül szolgál.

Márciusban és áprilisban egy müncheni épülethomlokzat, texasi lakókörnyezet, közösségi terek koncepciói, és a NASA rendületlen Mars-ötletelése jelentette az újdonságot.

A lista folytatható, távolról sem teljes. Egyre méretesebb gépek printelnek egy vagy több darabban változatos formájú szerkezeteket. Ma már jóval gyorsabbak és sokkal nagyobb méretekkel is elboldogulnak, mint akár egy-két esztendeje.

Az építészet jövője ugyan nemcsak 3D nyomtatásból fog állni, de a technológia mindenképpen a szektor meghatározó megoldásai közé tartozik, és ez nyilván így is marad, sőt, a nyomtatási sebesség növekedésével folyamatosan nyílnek meg az újabb kapuk.