FREEDEE BLOG

A porágyas fúziót (PRF), különösen a szelektív lézeres olvasztást (SLM) egyre több ipari szektorban alkalmazzák. A fejlődés gyors, a hardver és a szoftver folyamatosan javul, az érintett vállalkozások mind inkább kihasználják a technológiában rejlő lehetőségeket.

A fejlesztéseket értelemszerűen úgy végzik, hogy az SLM folyamatlánc minél hatékonyabb legyen, cégek könnyen be tudják integrálni meglévő gyártókörnyezetükbe.

A printerek a vásárlói igények szerint alakíthatók, lényeg, hogy a lehető legtöbbet kihozzák belőlük, például a NextGenAM projekt keretében a fémnyomtató-gyártó EOS összeállt két ügyfelével, a Daimlerrel és a Premium AEROTEC-kel. Másrészt, innovatív startupok az egész folyamatot igyekeznek összeintegrálni.

A 3DP egyre szélesebb körű gyártóipari adaptálásával, újabb és újabb megoldásokat kell kitalálni az SLM folyamatláncra, és a technológia munkamenetbe történő zökkenőmentes integrációja mellé, nem árt gazdaságilag is ösztönző opciókkal előállni.

Három német vállalat, a szitálási berendezésekre specializálódott assonic Dorstener Siebtechnik, a szivárgásokkal és szűrésekkel foglalkozó ULTAG és az additív gyártás utómunkálataihoz felszereléseket gyártó Solukon Maschinebau ebből a célból lépett partnerségre, és hozta létre az AM Powder Plus (AMP+) hálózatot.

A hálózat rendeltetése, hogy hatékony, gyakorlatias megoldásokat dolgozzanak ki 3D nyomtatóporok használatára, fémalkatrészek portalanítására, a porfelesleg újrahasznosítására, polimer részek kicsomagolására, összességében az SLM technológiával történő gyártás automatizálására, illetve a tiszta és biztonságos munkakörnyezet fenntartására.

A megoldást – első körben – az alapítócégek által kidolgozott folyamatok összekombinálásával igyekeznek elérni.

A 3DP egyik leglátványosabb és legkülönlegesebb alkalmazási területe az egyelőre még mindig inkább kuriózumnak, semmint bevált módszernek számító, meglehetősen széles spektrumot lefedő ételnyomtatás.

A Harvard Business School diákja, Tom M „3D nyomtatott tészta – vannak-e határai a 3D ételnyomtatás előnyeinek?” címmel publikált tanulmányt a témakörről.

Tény, hogy módunkban áll élelmiszereket nyomtatni, és fel is kapjuk a fejünket, ha printelt kajákról hallunk. Kérdés azonban, hogy szükségünk van-e rá?

Rom M a terület sok aspektusát vizsgálja. A technológia kritikus szektorokra, például a légjármű-iparra és az egészségügyre gyakorolt hatását vizsgálva, egyértelmű, hogy az élelmiszergyártásban viszonylag új jelenségről van szó.

Csakhogy a jelenség trenddé válik, és a mai statisztikákból extrapolálva, évi 40 százalékos növekedéssel, 2023-ra 500 millió dolláros piac alakulhat ki. A terület szerteágazó, a fine diningtól a nagyüzemi tésztagyártásig sok ételfajtára kiterjed, az viszont máris egyértelmű, hogy az exponenciálisnövekedéssel párhuzamosan, exponenciálisan növekvő tempóban spórolunk meg időt és pénzt.

„Az olyan alkalmazásokban, mint a csokik és a tészták, 3D nyomtatással egyedi formák és szerkezetek dolgozhatók ki, amiket az előre megtervezett formulák rétegről rétegre történő megvalósításával érünk el” – nyilatkozta Tom.

A Barilla tésztagyártó évek óta foglalkozik a technológiával. Újításába a fogyasztókat is bevonja, miközben személyre szabott és gluténmentes ételekkel is kísérletezik. Tom M szerint megsüvegelendők, hosszútávú értékeket teremtenek az ilyen próbálkozások.

A világ népességszámának és a társadalmi egyenlőtlenségek növekedésével minden területen a fenntarthatóság lett az egyik legfőbb szempont. A tömeges szintű személyre szabásra alkalmas 3DP főszereplő lehet az elv megvalósításában.

Tom M további teszteket emleget, és a 3DP alkalmazására bíztatja a Barillához hasonló cégeket.

Az additív gyártásnak egyértelműen hatalmas lehetőségei vannak a polgári légi közlekedésben. Egyre több az alkalmazás, a legnagyobb alkatrész-beszállítók (GE Aviation, Honeywell, MTU, Rolls-Royce, Safran) mindegyike használja a technológiát.

A SmarTech Analysis 2019-es beszámolója alapján a terület 7 milliárd dolláros üzletté válik a következő 10 évben. A bevételek minden szinten (hardver, anyag – fémek, műanyagok, kompozitok –, termékek és szolgáltatások) növekedni fognak.

Az előrejelzés mélyelemzések és más módszerek kombinációja, a SmarTech hardver- és anyagértékesítésekre vonatkozó masszív adatbázisát, a piacot monitorozó cégek információit, a 3D Printing Üzleti Címjegyzéket stb. használták fel hozzá. A repülőszektorról készült elemzés üzleti szereplőkkel folytatott beszélgetéseken alapul. Végül közös nevezőre hozták a két (bottom-up, illetve top-down) megközelítést.

A top-down az additív gyártás repülőipari cégeken belüli elfogadását, alkalmazását, a bottom-up az additív gyártócégek repülőipari potenciálját vizsgálja. A kettő következtetései szinte tökéletesen összecsengenek.

Az additív gyártás alkalmazásával a vezető szolgáltatók, beszállítók nyomást gyakoroltak kisebb vállalatokra, hogy kövessék a példájukat. Sokuk így is tett, növelve a technológiát adaptáló cégek és a tesztelt alkalmazások számát.

Az anyag behatóan vizsgálja e trendek üzleti lehetőségeit. Szinte csak végfelhasználói darabokra (munkaeszközökre, alkatrészekre) összpontosítva, 10 éves távlatban (tucatnyi felhasználásra figyelve) részletesen vizsgálja a hardver, az anyagok és a szolgáltatások által generált bevételeket. A vezető cégek két csoportba oszthatók: váz- és motorépítőkre, illetve alkatrész-beszállítókra.

Az elemzés alapján a légi ipar e szegmense megváltoztatja stratégiáját, és a fémnyomtatás elmúlt években tapasztalt alkalmazásával, minőségjavulásával közelebb kerültünk az automatizációhoz. A trendek egyértelműen folytatódnak, begyorsulnak, mert ne felejtsük el, hogy az additív gyártás kereskedelmi és általános repülési hasznosulásának a kezdetén járunk csak.

A kínai 3D nyomtatógyártó Farsoon Technologies Stuttgart-székhelyű európai leányvállalata, a Farsoon Europe együttműködési szerződést kötött a Rapid Manufacturing AG svájci műanyag-alapú 3DP szolgáltatóval. Közös munkájuk első lépése a Farsoon új – „repülő” – Flight technológiájának tesztelése.

A cél érdekében a Farsoon Flight-HT403P lézerszinterező gépét a Rapid Manufacturing üzemében installálták, ahol műanyag alkatrészek gyártásához tesztelik és optimalizálják.

A bizalom kölcsönös, Alain Stebler, a svájci cég vezérigazgatója szerint a Farsoon bő 25 éve magáért beszél; az együttműködéstől csúcsminőségre és vonzó árakra számít.

A kínai vállalat portfoliójában több műanyag- és fémnyomtató is szerepel. Mindegyik nyitott platform, azaz a felhasználók „haladó” paraméterekkel és kívülállók által fejlesztett anyagokkal is dolgozhatnak. Legújabb gépük, az FS301M fémnyomtató tervezésekor kifejezetten a felhasználói élmény növelése járt a mérnökök fejében.

A februárban bemutatott, Szálas Fénytechnológiaként (Fiber Light Technology) is ismert Flight technológia műanyagok lézeres szinterezését hivatott hatékonyabbá tenni, a szabvány széndioxidos lézermegoldást rostos/szálas lézertechnikával helyettesíti. Az új módszerrel nő a lézerek élettartama és az energiaelnyelés, így pedig több anyag dolgozható fel a Farsoon rendszerein.

A lézerek nagyobb sűrűsége porok rövidebb idő alatti teljes szinterezését biztosítja, amellyel a technológia így megfelel a nagyszériás gyártás követelményeinek. A printelt műanyag-komponensek remek mechanikai és más tulajdonságokkal rendelkeznek.

Az első teszteket követően a Rapid Manufacturing ügyfeleinek már gyárt is alkatrészeket.

A Föld összlakosságának majdnem 1 százaléka, 69 millió személy szenved el évente traumás agysérülést (TBI). Az Egyesült Államokban a gyerek- és fiatal felnőtt lakosságban az egyik leggyakoribb oka a halálnak, fogyatékoknak.

Sok biotech cég próbálkozik például bionyomtatással megoldást találni, egyikük, a New York székhelyű Qrons 2016 óta fejlett őssejt-alapú kezelésen dolgozik. A New Hampshire-i Darthmouth College közreműködésével kifejezetten agykárosodásokat gyógyító nyomtatható biokompatibilis anyagokat terveznek előállítani.

A cég és a felsőoktatási intézmény október elején kötött együttműködési szerződése értelmében, a Qrons az egyetem szabadalmaztatott technikájával készít implantátumokat.

A Darthmouth College egyik laboratóriumában, multidiszciplináris kutatások keretében, polimerek szintézisére és alkalmazásaira összpontosítanak, az anyagokat eleve úgy tervezik, hogy a közeljövő agykezelései túllépjenek a mai szinten.

A mostani orvosi kezelés kórházakban vagy speciális terápiás központokban, a másodlagos sérülések csökkentésével, elveszített funkciók visszanyerésére összpontosít. A páciens újra tanul járni, beszélni, különféle feladatokat kivitelezni.

A Qrons szerint ez a módszer csak részben hasznos, magán az agysérülésen alig vagy egyáltalán nem javít. Ők az agysejteket kívánják regenerálni, speciális nyomatokat és gondosan tervezett, genetikailag módosított, a neuronokat stimuláló őssejteket, használnának hozzá.

A cég eddig két termékkel állt elő, mindkettőben módosított őssejteket és „intelligens” szintetikus anyagot kombináltak össze.

A QS100 sérülés-specifikus, nyomtatható-beültethető, a QS200 az agyrázkódást kezelni hivatott, injekcióval beadható hidrogél. Előbbit állatokon tesztelték már, utóbbinak hamarosan elkezdődnek a tesztjei. Jonah Meer társalapító-igazgató szerint egyre nagyobb az érdeklődés a túlélőknek jobb életfeltételeket biztosító megoldásaik iránt.

Az Egyesült Államok Energetikai Minisztériumához tartozó Argonne Nemzeti Laboratóriumban nagyon kockázatos nukleáris anyagok újrahasznosításával is foglalkoznak. A tevékenységhez ma már használják a 3D nyomtatást.

Korábban is értek el sikereket ezen a területen, például egy atomreaktor által használt üzemanyag 95 százalékát hasznosították újra. A szám döbbenetes, csakhogy a maradék 5 százalékkal szintén kellene kezdeni valamit. A kutatók ezen dolgoznak, mert előbb-utóbb szeretnék elérni a bűvös 100 százalékot.

Egy tanulmányban elmagyarázzák, hogy atommaghasadással hogyan hasznosíthatók újra bizonyos izotópok, amellyel további 2 százalék nyerhető.

„5 százalék többszázezer éven keresztüli tárolása helyett a maradék 3-at maximum ezer évig kellene, azaz ezzel a kiegészítő lépéssel az idő drasztikus csökkentése a cél. A nukleáris anyag negyedik generációs gyors reaktorban történő lebontásával pluszelektromosság generálható” – magyarázza Andrew Breshears, az egyik kutató.

A célt az amerícium és a kűrium a lantanoidák néven ismert ritka fémektől történő elválasztásával érték el. Additív gyártással megvalósították, hogy tesztcsövek helyett nagyobb volumenben tudtak dolgozni. A vegyi anyagokat elválasztó folyamatok újratervezésekor az elkülönülő elemeket laboratóriumi és ipari szinten is összekapcsoló úgynevezett „kontaktorokat” nyomtattak.

A 36 lépésből álló folyamat végeredményeként az aktonoidákat (a periódusos rendszer 90. és 103. közötti elemei, például az amerícium és a kűrium) sikeresen elválasztották az 57-71 rendszám közötti lantanoidáktól. A művelet azért ennyire bonyolult, mert azonos oxidációs állapotuk miatt nehéz a szétválasztás. A megvalósításban a 3D nyomtatás rugalmassága sokat segített.

„Ha egy rész elromlik, könnyű újranyomtatni és helyettesíteni, azaz a folyamatból kivehetők, de hozzá is adhatók lépések” – állítja Peter Kozak, vegyész.

Breshears szerint „minél jobban szétválasztják az aktonoidákat, környezeti hatásuk annál inkább csökkenthető.”

Leonardo da Vinci, a legnagyobb reneszánsz polihisztor építészeti terveket is hagyott hátra az utókornak, és az egyikről, egy isztambuli híd ötletéről MIT-s diákok bizonyították be, hogy kivitelezhető. 3D nyomtatással elkészítették kicsinyített, méretarányos makettjét.

Leonardo 1502-es terve az Isztambul és Galata között, az Aranyszarvon átívelő hídról álmodozó II. Bajazid török szultán megkeresésére készült. A szultán végül elvetette a tervet, de ha elkészült volna, az akkori világ leghosszabb hídjaként vonult volna be az építészettörténeti évkönyvekbe.

A terv 500 évvel később is inspiráló.

Két környezetmérnöki tanulmányokat folytató MIT-s diák és a felsőoktatási intézményben tanító John Ochsendorf behatóan tanulmányozta Leonardo rajzait és más tőle származó dokumentumokat, majd a korai 1500-as évek építőanyagait, építési technikáit, végül az Aranyszarv-öböl földrajzi jellemzőit vizsgálták.

Elmélyült kutatásukra alapozva 1:1500 méretarányban kivitelezték a hidat, és tesztelték, hogy egyrészt hogyan bírná ki a folyamatos terhelést, másrészt, mennyire állna meg a talpazatán.

Kiderült, hogy Leonardo hídját fel lehetett volna építeni, és a működésével sem lettek volna nagyobb problémák.

Leonardo korában teljesen más hidakat építettek, mint amilyet a művész-feltaláló megálmodott. Ha a 280 méteres híd (az akkori hidak hosszának kb. tízszerese) sikerül, az építészetet is forradalmasíthatta volna.

A szerkezet teljesen modernnek hat, és egyáltalán nem hasonlít a korai 16. század köríves hídjaira.

Még kisméretben is nehéz volt kivitelezni, az alkotóknak például azért kellett sokat találgatniuk, mert Leonardo nem nevezte meg az építőanyagokat. Végül arra a következtetésre jutottak, hogy fa vagy tégla helyett követ használt volna.

A habarcsot és a kapcsokat szintén kihagyták, így a szerkezetet – a klasszikus hidak mintájára – a gravitáció tartotta volna egyben.

Ezt követően a tervet külön-külön printelhető, összeszerelhető 126 blokkra bontották. Mindegyiket kb. 6 óra hosszat printelték. A szereléshez 16. századi építészeti rajzokon látott állványzat-szerűséget használtak.

Leonardo tervrajzával egybevágó, 0,81 méteres makett lett a végeredmény.

Az egyszeri felhasználású műanyagtermékek csökkentése globális célkitűzés, a fenntartható fejlődés, benne a fenntartható additív gyártásnak is egyik legfontosabb célja. A 3D nyomtatásban érintett cégek e koncepció jegyében igyekeznek mindent megtenni a technológia negatív környezeti hatásainak minimalizálásáért.

A nyomtatószálakat (filaments) gyártó brit Filamentive és a montreali Netfilatek egyaránt 100 százalékban újrahasznosított műanyagból álló termékeket mutatott be.

A nyomtatógyártók is valami hasonlóra törekednek, például a terület egyik legnagyobb újítója, a Szilícium-völgyi Carbon RPU 130-ának 30 százaléka növényi eredetű bioanyagból készült. Az ipari 3DP vezetővállalata, a német EOS új ügyvezető igazgatója, cége közeljövőjével kapcsolatban, szintén a fenntartható fejlődésről beszélt.

A 2018 áprilisában alapított brit Lancashire3D 3D szkennelő, nyomtató és „visszafejtve tervező” (reverse engineering) szolgáltatásokat nyújt. 2019 januárjában megnyílt első üzemében – nyomtatófarmjában – válogatott anyagokból készítenek a megrendelőknek printeket. Az anyagpalettán az ABS, a PLA és a műgyanta a legnépszerűbb, de tartósabb anyagokkal, például szénrosttal megerősített kompozitokkal és kemény műgyantával is dolgoznak.

A vállalat a prototípuskészítéstől a kis- és középszériás gyártásig számos tevékenységgel foglalkozik. A nyomtatófarm egyrészt több anyag feldolgozására ad lehetőséget, másrészt ügyfelek a helyszínen kaphatnak betekintést gyártófolyamatokba.

A Lancashire3D komolyan gondolja, hogy „ökológiailag felelős 3DP stúdióként” tartsák számon. A cél érdekében a gyártáskor keletkező műanyaghulladék 95 százalékát a helyszínen újrahasznosítják, nyomtatóanyagot készítenek belőle.

„Amennyit csak lehet, újrahasznosítunk” – jelentette ki a céget alapító és vezető Steven Pearson, majd hozzátette: „tudjuk, hogy a bolygó erőforrásai végesek, és mindannyiunknak nagyobb felelősséget kell vállalnia. Kormányok akcióterveket készítenek, fogyasztók változtatni akarnak az életvitelükön, a vállalatok, mint a miénk pedig segíteni szándékoznak nekik.”

Pearson „körkörös gazdaságban/gyártásban” gondolkozik: a felhasznált nyomtatóanyagot újrahasznosítják, majd megint nyomtatnak vele, a folyamat közben keletkező ipari hulladékot ismét újrahasznosítják, printelik, és így tovább.

Terveik szerint évi 165 kiló hulladékot reciklálhatnak. Fenntartható Sorozat nyomtatószál-gyűjteményük már e szellemben készült, egyelőre csak ABS, de hamarosan PLA változatok is lesznek benne.

A terméktervezéssel és -fejlesztéssel foglalkozó Altair 3D tervező- és renderelő szoftvere, az Inspire Studio a vállalat korábbi Evolve platformján alapul, sok új lehetőséggel bővülve.

A designereknek, építészeknek és digitális művészeknek kitalált szoftver minden részletre kiterjedő, rugalmas megoldásokat kínál termékek tervezéséhez, vizualizálásához és kiértékeléséhez.

A felhasználó nyomon követheti az egész tervezési folyamatot, visszanézheti a kezdeti szakaszokat. 2D-s technikai szkeccseket készíthet, komplex formák megjelenítésében segítő felületekkel és hajlatokkal dolgozhat. A poligonális modellezés egyszerűségét újabb megoldások precizitásával kombinálva, nyitott formájú masszív geometriai alakzatokat, személyre szabható szerkezeteket dolgozhat ki.

A fejlesztők, a kezdeti szkeccsektől a szabad formákig, a parametrikus PolyNURBS modellezésig, a szoftverbe integrált változatos modellezőeszközöket és munkafolyamatokat hatékony tervezőélményhez optimalizálták.

A Studio része az Inspire Render, mint ahogy a neve elárulja, 3D renderelő és animációs szoftver, a felhasználó által készített termékekről nagyon gyorsan hoz létre fotorealisztikus látványt, ráadásul az adott darab megvilágítására is ügyel, hogy a fizikai fényviszonyoknak pontosan megfeleljen.

„Az intuitív felhasználói felület és a tervezéstörténet többféle iteráció gyors kidolgozását és kiértékelését teszi lehetővé. A renderelő motorral élethű anyagok, animációk alkothatók” – nyilatkozta James Dagg, az Altair főmérnöke.

„Az Inspire Studio ideális eszköz, hogy kísérletezzem, kutassak és felfedezzek máskülönben ötletszinten, lelki szemeim előtti képként megrekedő formákat. Tervezőként nagyra értékelem a modellezés minőségét, a komponensek egyszerű kezelését, a folyamatos változtatások lehetőségét a forma és a funkció közötti tökéletes egyensúly megteremtése érdekében” – jelentette ki Luca Palmini, a Row Design tulajdonosa.

A légjármű- és űriparban egyre több a relatíve elfogadható árú műhold-kilövéseken, a Nemzetközi Űrállomásra (ISS) segédeszközökön stb. dolgozó független vállalat.

A legismertebb természetesen Elon Musk Space X-e, de Jeff Bezos Blue Originje, vagy Richard Branson Virgin Galactic-je is jól szemlélteti, hogy a techmilliárdosokat mennyire vonzza a világűr meghódítása.

A 3D nyomtatás egyre gyakrabban kapcsolódik az űrkutatáshoz, űrhajózáshoz, változatos alkatrészeket, kiegészítőket stb. állítanak elő additív gyártótechnológiákkal.

A 2017-ben alapított, szintén független Skyrora rakétagyártó a skót fővárosban, Edinburghben, vagy ahhoz közel fogja tesztelni részben 3D nyomtatással készülő hajtóműveit. A cég szakértelmével a civil űrturizmus kialakulásához szeretne hozzájárulni.

Új létesítményt szándékoznak nyitni (pontos helyszínét még nem döntötték el), amelyben égési és egyéb teszteket kívánnak végezni, rakétájukat pedig 2021 negyedik negyedévében lőhetik fel az űrbe.

Ha sikerrel járnak, a Nyugat-Európából elsőként műholdat útjára bocsátó cégként kerülnek be a rekordkönyvekbe. Tesztprogramjuk elindítását mérföldkőnek tartják, büszkék is rá, mert rengeteget dolgoztak az azt megalapozó technikákon.

A hajtóművekhez és a járművekhez hagyományos és additív technikákat kombinálnak össze, robotikát, 3DP-t és CNC-marást egyesítő hibrid gyártórendszerüket így hozták létre.

Jelenleg két rakétát fejlesztenek: a Skyrora 1 indítójárművet és a ballisztikus Skyrora XL-t. Utóbbi hajtóműve a 3 tonnásra tervezett Leo, amelyhez 3D nyomtatást is használnak. 2018 augusztusában a Skót Felföldön sikeresen tesztelték a 2,5 méter hosszú Skylark Nano rakéta „próbabábút.” Júliusban ugyanott más teszteket is végeztek.