FREEDEE BLOG

Egy oaklandi művészházaspár (az építész Ronald Rael és a designer Virginia San Fratello) stúdiója, az Emerging Objects 2014-ben vált ismertté a 3D nyomtatás világában: különleges szobrot, földrengés-biztos oszlopot (Quake Column) terveztek.

A szobrot 3D nyomtatással kivitelezték, a szeizmikusan ellenálló szerkezet tervezéséhez régi inka technikákat vettek alapul. Nem véletlenül, hiszen Perut majdnem ugyanolyan mértékben veszélyeztetik földrengések, mint Kaliforniát.

Az Emerging Objects nyomtatott épületekre, épületkomponensekre, belső kiegészítőkre specializálódott.

Az „otthon” fogalmát viszont folyamatosan újra akarják értelmezni, a környezeti feltételek szerint formálni. E koncepció jegyében kísérleteznek az anyagokkal, hasznosítanak korábban nem alkalmazott matériákat. Betonnal, műanyagokkal, papírral, fával és sóval is dolgoznak. Utóbbival lakberendezési tárgyakat, homlokzatokat printelnek.

Olcsó, a jelenlegieknél masszívabb, „intelligensebb”, újrahasznosítható és a megrendelő ízlése szerint alakítható épület- és a lakberendezési elemekben gondolkoznak.

Az elképzelés egyik legszebb példája, a Szintén 2014-es, a pekingi Jin Hai tó melletti szállodához készült „3D nyomtatott ház 1.0”. A San Francisco öböl környékéről származó sót és egyedi cementpolimert használtak hozzá.

Környezeti objektumoktól (dísztárgyak, szobrok stb.) jutottak el a nagyobb léptékű tervezéshez: épületekhez, épületrészekhez, legújabb munkájukban pedig visszatértek a szobrokhoz, azokban egyesítették, pontosabban újraegyesítették a kettőt.

A legendás Rio Grande folyó által ihletett szoborkonstrukciók sáralapú anyagból készültek, a projekt Sárhatárok címe pedig arra is utal, hogy egészen a 19. század közepéig a folyó Colorado állambeli partja, a San Luis völgy jelentette az amerikai-mexikói határt. Az alkotók történelmileg releváns természetes anyaggal akartak dolgozni, ezért választották a sarat.

Négy szerkezetet hoztak létre: a természetes környezetben installált Szív, a Jeltűz, a Kilátó és az Égetőkemence mind az agyag- és sáralapú kézműves helyi hagyományra utal.

Előrejelzések szerint a 2020-as években a 3D bionyomtatás döbbenetes fejlődésen megy keresztül. A jelen kutatói, fejlesztői, egyetemek és startupok ezt a jövőt készítik elő – szöveteket terveznek, a legjobb személyre szabott gyógyszereket kísérletezik ki stb.

Az egyik startup, a 2013-ban, a Brit Kolumbia Egyetemen alapított vancouveri Aspect Biosystems élő emberi szöveteket mikrofolyadékos módszerrel printel szövetterápiához és gyógyszerfejlesztéshez. A folyékony hidrogéllel összekombinált és abban tárolt sejteket működő modellekhez használják.

10 alkalmazottal kezdték, interdiszciplináris csapatukban jelenleg 50-nél többen dolgoznak.  

Diszruptív hatású Laboratórium nyomtatón (Lab-on-a-Printer) platformjuk gyökeresen új, egy sor mikrofolyadékos nyomtatófej-patronból álló megoldás. A „patronban” sejttartalmú biológiai rostot generálnak, majd 3D szerkezetre nyomtatnak.

A mai in-vitro (nem élő szervezetben, hanem ellenőrzött körülmények közötti) 2D sejttenyészetekkel összehasonlítva, a 3D szövetkonstrukciók sokkal jobb minőségű fiziológiai modellekhez vezetnek. A mikrofolyadékos módszerrel változatos 3D szövetek alakíthatók ki, míg a többféle biotintát lerakó fúvókával pontosan kontrollálható a szövet mikrokörnyezete.

A technológia további fejlesztésével a gyógyszer-előállítási folyamat legdrágább részeinek csökkentenék a költségét. Emberi szövetek nyomtatását gyógyszeripari vállalatok tesztjeihez kívánják használni. Ez azonban csak az első lépés, teljes humán szervek printelése lesz a következő.

Ha sikerrel járnak, nem lesz többé szükség állatkísérletekre. A klinikai fázis előtti modellek és regeneratív medicina segítségével történő gyógyszerfejlesztés a kulcs. Emberi szövetből ugyanis eredményesebben előrejelezhető egy-egy gyógyszer sikere, mint állatkísérletekből.

Az első teszteket a krónikus légúti gyulladás elleni gyógyszerekkel végezték. A startup több céggel lépett partnerségre, biokompatibilis anyagokból meniszkusz-, máj- és speciális idegszöveteket dolgoztak ki.

Idén a saját fejlesztésű 3D RX1 nyomtatóval tüdőszövetek előállításával kísérleteznek, illetve katalógust állítanak össze megrendelhető (például cukorbetegség vizsgálatára, kezelésére alkalmas) szövetekből, amelyeket előbb-utóbb klinikákon használhatnak. A printerrel komplex és működő szerkezetek állíthatók elő.

A Stratasys bejelentette az autóversenyző, vitorlássport és szuperszonikus utazásokkal foglalkozó csoportok Teljesítmény Partneri Programját az additív gyártás jegyében. Az Indiana állambeli Speedway-ben csúcstalálkozót is tartanak, amelyen versenyelőnyökkel járó alkalmazásokat dolgoznak ki FDM technológiával.

„Mindannyian láttunk itt egy printelt sisakot, amott egy bicikliülést, de eddig még nem létezett az iparág szereplőit egyesítő, a 3DP nagyteljesítményű környezetekben történő használatát, fejlődését előrébb vivő, fókuszált együttműködő csoport. Eddig…” – nyilatkozta Pat Carey, a Stratasys stratégiai növekedésért felelős alelnöke.

A következő 11 partnerről van szó: Andretti Autosports, Joe Gibbs Racing, McLaren Autosports, Arrow Schmidt Peterson Motorsports, American Magic, Jay Leno’s Garage, Kindigit Design, SEMA Garage, Team Penske, Don Schumacher Racing (DSR) és a Colorado állambeli légjármű-ipari Boom Supersonic.

A csúcs formális környezetet biztosít a partnerek együttműködésére, közösen alakíthatnak ki a nagyobb sebességet, jobb teljesítményt segítő megközelítéseket, változatos 3DP alkalmazásokkal készíthetnek szerszámokat, alkatrészeket, elmélyülhetnek a kompozitok, vagy éppen a lyukacsos, illetve a nagyon masszív anyagok, a Stratasys speciális, például szénrosttal megerősített nyomtatószálai világában.

A Boom Supersonic a 3D nyomtatás repülő hardverek területén történő alkalmazása jegyében bővítette a Stratasys-szel való együttműködést, a 3DP úttörő cég F900 printere mellett a Légjármű Belső Megoldások (AIS) csomagját is használja.

A Team Penske az F900-zal és a Fortus 380 mc Szénrost Kiadás (CFE) ipari nyomtatóval dolgozik. Az Arrow Schmidt Peterson Motorsport Fortus 450 mc-vel és F370-nel, azaz a Stratasys már korábban is kapcsolatban állt több érintett vállalattal. A technológiával a tervezési ciklus iterációit, a munkafolyamatokat és a végtermék-gyártást akarják felgyorsítani.

Vitorlásversenyek terén, a legendás és patinás New Yorki Yacht Klub is használja a Fortus 450 mc-t. Az ok egyértelmű: puhakönnyű részek gyors előállítása.

Carey szerint mindegyik csoport igyekszik maximálisan kihasználni az FDM technológia adta lehetőségeket, jól megismerni a 3DP kulcsalkalmazásait, és persze a lehető legjobb termékeket gyártani.

A kis sebességű elektromos autókkal „zöldebb” a közlekedés, egyre több cég érdeklődik irántuk, mind többen kapcsolódnak be a gyártásba. Az Egyesült Államokban, az Egyesült Királyságban és a kontinentális Európában is próbálkoznak velük.

Sokan 3D nyomtatást használnak hozzájuk, a nyomtatószálakat készítő Polymaker össze is állt az XEV olasz autógyártóval. Az arizonai Native Motors Ollija pedig már annyira klasszikus, hogy szeptemberben be is mutatták felújított változatát, Ollie 2.0-át.

A fenntartható – környezetbarát – autókra specializálódott svájci Share your BICAR AG a German RepRap FFF 3D nyomtatótechnikájával egyszemélyes (egy ülőhelyes), semmilyen károsanyagot ki nem bocsátó elektromos járművet dolgozott ki.

A zürichi Alkalmazott Tudományok Intézetében (ZHAW) a német vállalat x1000 rendszerét használva bizonyították be koncepciójuk kivitelezhetőségét.

„Hagyományos munkafolyamatokkal bionikus formájú és bonyolult szerkezetű elemek előállítása általában vagy nagyon problémás, vagy egyszerűen lehetetlen” – indokolja a technológiaválasztást Adrian Burri, igazgató.

Társával, Hans-Jörg Denniggel évek óta próbálkoznak a forradalmi járművel. A háromkerekes járgánynál a légszennyezés elkerülése az elsődleges szempont, amit cserélhető elemekkel működő fotovoltaikus áramellátással érnek el.

A 45 km/h sebességgel közlekedő járművet kis- és középtávokra találták ki. Mivel biztonságos, a vezetéshez nem kell bukósisak.

Cégüket 2016-ban, a ZHAW kötelékében alapították. A felsőoktatási intézmény több vállalattal együttműködik, a partnerlistán a German RepRap is szerepel, a gépet 2019 januárjában vásárolták. A BICAR előtt prototípusokat és néhány alkatrészt printeltek vele.

Az x1000 rövidebb gyártást, nagyobb alkotói szabadságot, olcsóbb kivitelezést jelentett. A modellt márciusban, egy genfi rendezvényen mutatták be. Az autókat Svájcban fogják gyártani, szeptembertől három városban (Baden, Basel, Winterthur) már működnek is.

A 3D nyomtatás, mint minden diszruptív technológia fejlődési üteme nagyobb, mint az azt elsajátítók tanulási tempója. A következő 3-5 évben tovább mélyül a kínálat és a kereslet közötti szakadék, és a tendencia egyik következménye, hogy az állások betöltésére nincs elég tehetséges, szakképzett munkaerő.

De milyen adottságokra van szükség az AM területén történő munkavégzésre?

Az ezzel a témakörrel foglalkozó i-AMdigital összeszedte, mi is kell ahhoz, hogy valaki jó 3DP szakemberré váljon.

Első csoportba az úgynevezett „kemény készségeket” (hard skills) sorolják.

Mivel az AM nem egyetlen technológia, a gyártás általános megismerése interdiszciplináris feladat, amellyel jobban értjük a változatos folyamatok, anyagok és technikák közötti kapcsolatokat, segít új termékek létrehozásában, optimalizálásukban.

A gombamód szaporodó alkalmazásokkal, tisztában kell lennünk a gépek és más eszközök pontos lehetőségeivel, korlátjaikkal.

AM folyamatok hatékony kivitelezéséhez elengedhetetlen azok megtervezése; a részfolyamatokat és a hagyományos gyártást is ismerő, ismereteit a tervezés során összekombináló szakemberek kellenek hozzá.

Kereskedelmi ismeretek szintén nem ártanak, máskülönben nem értjük a cég működését, a 3DP cégen belüli szerepét, miért éri meg az AM használata, mik az anyagi előnyei, hogyan profitálhatunk belőle.

Az úgynevezett vertikális piacok (gépjármű, légi ipar, egészségügy stb.) igényeit, a szektorok speciális szabályozását, anyagszükségleteit, iparági trendjeiket, ellátási láncukat szintén nem árt valamelyest ismerni.

Mindezek mellett természetesen az AM-mel is tisztában kell lennünk, bár az összes technika részletes ismeretére nincs szükségünk.

A „puha készségek” (soft skills) közé olyan általános adottságok tartoznak, mint a rugalmasság, komplex problémák megoldása, kritikus gondolkozás, kreativitás, jó kommunikáció, elemzői és döntéshozási képességek, és nem utolsósorban az aktív, sőt, még inkább proaktív tanulás.

A 3D nyomtatást egyre több területen alkalmazzák; az örvendetes tény, a világhálóra kapcsolódó printerek számának drasztikus növekedésével, azzal a következménnyel is jár, hogy a rendszerek több támadásnak vannak kitéve, így az információbiztonsági megoldásokra fokozottabban kell ügyelni.

Az egészségügy a technológia egyik legkorábbi és legdinamikusabban fejlődő alkalmazási területe, ahol különösen kell vigyázni az akár sebészi műtéteket is veszélyeztető, az iparágban más szektorokhoz hasonlóan növekvő számú cybertámadásokra. A jelenség következménye, hogy a medicinával kapcsolatos technikák, szakterületek, köztük az additív gyártás biztonságát is növelni kell.

Nikhil Gupta, a New Yorki Egyetem (NYU) kutatója és munkatársai hatékony megoldásokat találtak ki például QR kódok, nyomatok stb. titkosítására, hitelességvizsgáló szkennelő technikákra. Augusztusban például CAD fájlok meghackelését nehezítő módszert dolgoztak ki.

Gupta és az NYU Tandon (Brooklyn) számítástudományi kutatója, Ramesh Karri júliusban hároméves támogatást kapott az amerikai Nemzeti Tudományos Alaptól (NSF) – annak Biztonságos és Megbízható Cybertér programja keretében –, hogy dolgozzák ki a 3D nyomtatás cyberbiztonsága tantervet (Cybersecurity in Additive Manufacturing). A tantárgy célja a cyberbiztonság és a gépészmérnöki tervezés közötti szakadék áthidalása, hogy mérnökök és anyagtudósok fejlesztéseik közben jobban ügyeljenek a biztonságra.

„A cyberbiztonság egyik kritikus, de alig vizsgált, a munkaerő képzésében szintén fontos területén hoztunk létre kutatócsoportot. Az NSF támogatása lehetővé teszi a pedagógiai alapok kidolgozását, az általunk fejlesztett technológia átadását a következő generáció mérnökeinek” – nyilatkozta Gupta.

Bevezető AM biztonsági tantárgy kidolgozásával kezdik (lesz online változata is), aztán megszervezik a HACK3D hackatlont, jövő májusban pedig megtartják az első éves workshopot, majd nyári kutatóprogramokkal folytatják.

„Ideje, hogy a digitális gyártóláncban dolgozók figyelembe vegyék a biztonsági kérdéseket is” – jelentette ki Karri.

Ez az első alkalom, hogy a 3D nyomtatás információbiztonsága felsőoktatásban szereplő (interdiszciplináris) tantárgy. Úgy tűnik, valóban eljön a 3DP biztonsági szakértők ideje.

Az első és vezető olasz Delta 3D nyomtatógyártó WASP 2012-es alapítása óra folyamatosan újít, legutóbb például az ipari minőségű végtermékek gyártására alkalmas, beszédes nevű Delta WASP 2040 Industrial 4.0-val. A gépet az Olasz Gyorsasági Bajnokságon is fogja használni az egyik csapat (Toccio Racing).

A cég történelmet ír ezzel, ugyanis első alkalommal fordul elő, hogy 3D nyomtatót autóverseny helyszínén alkalmaznak. Meghibásodott alkatrészek pótlását végzik majd vele.

„Paradigmaváltás az autóversenyek történetében. Elvileg a csapatok által odacipelt sok-sok darab így helyettesíthető, és csak néhány tekercs anyag, plusz egy printer kell hozzá” – magyarázza a WASP kutatásfejlesztéseit vezető Flavio Gioia.

Szerinte az eredeti Delta WASP 2040 „természetes folytatása”, az elődhöz képest például fejlettebb felhasználói interfésszel (remek érintőképernyővel, távirányító rendszerrel és live kamerával), „hideg és meleg technológiával” (teljesen új fűtőkamrával és aktív hűtőmechanizmussal) felturbózott Industrial 4.0 tökéletesen alkalmas erre a feladatra.

A szobahőmérséklet 80 Celsius-fokig történő kontrolljával és a hűtéssel könnyebb ipari minőségű anyagokkal, például nejlon-szén kompozitokkal dolgozni, míg az önkalibráló rendszerrel pontosabb a nyomat, a fűtőkamra melegének megőrzését pedig speciális szenzor biztosítja.

A WASP és a Toccio Racing választása masszívsága és egyben könnyedsége miatt esett az extrém feltételek, például a 300 km/h mellett is ideális nejlon-szén kompozitra.

„A kompozitanyagok egyre nagyobb mértékű használata jelzi, hogy a 3D nyomtatás vizuális prototípuskészítés után funkcionális prototípuskészítésre, sőt szükség esetén közvetlen gyártásra tért át. Ez a trend abszolút meghatározza az egész területet. A nejlon-szén kompozitok különleges tulajdonságaik miatt különösen végtermékek, például gépjármű- vagy kerékpár-alkatrészek gyártásánál népszerűek” – folytatja az anyagkutatás és fejlesztés jelentőségét, valamint a polimerek szerepét egyaránt hangsúlyozó Gioia.

A kívánság szerint (on-demand), közvetlenül a helyszínen („terepen”) történő nyomtatással tényleg újabb lehetőségek nyílnak meg.

A mérnöki-technológiai szolgáltatásokat nyújtó Lloyd’s Register (LR), a szingapúri Nemzeti Additív Gyártás Innováció Klaszter (NAMIC), az Autodesk és más cégek versenyt írtak ki teljes méretű nyomtatott mentőcsomag tervezésére.

A győztes 30 ezer szingapúri dollárt (kb. 6 millió 660 ezer forintot) nyer, a tervet két additív gyártómegoldással pontosítják és kivitelezik. A verseny hajóépítőknek és tervezőirodáknak egyaránt remek alkalom, a szervezők pedig elsősorban a 3D nyomtatás adta fejlesztői szabadságot kihasználó pályaműveket várnak.

A verseny autonóm szenzorokkal felszerelt mentőcsónak-építő háromrészes projekt első része. A győztes terven a szingapúri Nanyang Műszaki Egyetemen dolgoznak tovább, érzékelőket és navigációs rendszert ágyaznak bele.

A tervezési és az inkubációs szakaszt követően, a gyártást a nagyméretű fémnyomtatással foglalkozó ausztrál AML3D fogja vezetni. Ez a fázis az elképzelések szerint kb. egy évig tarthat. (Az LR additív gyártólétesítmény minősítését elsőként az ausztrál cégnek adta ki.)

A partnerek szerint a végeredmény világpremiernek fog számítani, mert teljes méretű mentőcsónakot senki nem nyomtatott még. A versenyszabályok között szerepel, hogy a csónaknak az életmentő berendezések, a tengeri életbiztonság és a szingapúri hajózás követelményeinek egyaránt meg kell felelnie.

A méreteket illetően, 3,8 méternél rövidebb, 8,5-nél hosszabb nem lehet. Minimum 4 óra folyamatos működést, másodpercenkénti 4,12 méter (8 csomó) sebességet és ötszemélyes ülőteret várnak el tőle. Mindezek mellett meghatározott (39-49 km/h és kisebb) szélerő mellett is működnie kell.

A versenyt a szingapúri Nemzeti Kutatási Alap (NRF) és a helyi tengerkikötői hatóság támogatja, a pályaművek leadási határideje 2020. március 31. Itt lehet jelentkezni rá.

Dubai köztudottan mindent megtesz a 3D nyomtatás népszerűsítéséért, és az eredmények sem maradnak el. Nem véletlenül, mert a városvezetés bevallottan a 3DP elsőszámú világhatalma, az additív gyártás világ-fővárosa megtisztelő címre pályázik.

Leglátványosabb sikereket természetesen a technológia talán leglátványosabb alkalmazási területén, az építészetben/építőiparban érik el.

Nemrég újabb világcsúcsot döntöttek, ugyanis a városállam október 23-án bejelentette: a Warsan negyedben felhúzott 9,5 méter magas és 640 négyzetméter alapterületű konstrukció az első kétszintes nyomtatott épületként bekerült a Guinness Rekordok Könyvébe.

Azt is hozzáfűzték, hogy a 3DP megváltoztatja az építőipari szektor munkamódszerét, magát a projektet pedig fordulópontnak tekintik. A technológiával felgyorsul az építkezés, rekordidő alatt végezhetik el a munkákat, amellyel jelentősen csökkennek a költségek, és kevesebb építőipari munkásra lesz szükség.

Számszerűsítve, az építkezéshez mindössze 15 munkás kellett. Ha hagyományos technológiákkal dolgoztak volna, a duplájukra, 30 személyre lett volna szükség. A jövőre nézve szintén fontos adat, hogy 60 százalékkal kevesebb hulladék, veszteség termelődött. A költségeket illetően, a munkálatok kb. 680 ezer dollár helyett 272 ezerbe kerültek.

A nyomtatást a helyszínen, helyi anyagokból, méretes géppel végezték. Előre kidolgozott sorrendben ásványokkal feldúsított tintaszerű folyékony anyagot raktak le. A folyadék betonná szilárdult, a digitális modell azonnal háromdimenziós objektummá vált.

A projekt egyben azt is szemlélteti, hogy építészetileg, vizuálisan mennyire érdekes szerkezetek nyomtathatók. Jóval nagyobb a tervezői és a kivitelezői szabadság, mint a klasszikus építőtechnológiáknál.

Eredetileg többféle formát terveztek, majd a tesztek során bebizonyosodott, hogy 3D nyomtatással többféle terv megvalósítható.

Az 1975. január 1-én született Oda Eiicsiró 450 millió példányszámban elkelt One Piece-e a világ legismertebb mangasorozata, sokak szerint megváltoztatta, átírta a műfaj történelmét. Többször feldolgozták: animéket, televíziós sorozatot, rajz- és játékfilmeket készítettek belőle, és – az „egyetlen szerzőtől a legtöbb példányban eladott képregény-sorozat” kategóriában – a Guinness Rekordok Könyvébe is bekerült.

A sorozat 20. születésnapjának megünneplésére Tajpejben kéthónapos kiállítást szerveztek. A nagyérdeműnek a főszereplők 24 méretes (1,8x5 méteres) másolatát mutatták be, mindegyik nyomatot a SID Installation Art készítette, az izraeli Massivit 1800 Pro printerével dolgoztak.

„Remekművek, az alkotók mindent megvalósítottak, ami a Massivit gépével lehetséges. A karakterek életre keltek. Az eredmény egyben azt is bizonyítja, hogy a színpadi eszközök, kellékek korábban nem látott tempóban készíthetők el a technológiával. Érdeklődéssel várjuk, hogy az egyre nagyobb szórakoztatóipar még jobban felfedezze a 3D nyomtatást” – nyilatkozta Erez Zimerman, a Massivit vezérigazgatója.

Az SID Installation Art vezetősége szintén elégedett, szobrászati szaktudásukat tökéletesen kiegészítette a digitális 3D nyomtatótechnológia. Az eredeti modellek több iteráción estek át, a végén a cég kliensei is besegítettek a darabok személyre szabásában. Az additív gyártásnak köszönhetően feleannyi idő alatt végeztek, mintha hagyományos gyártófolyamatokkal dolgoztak volna, ráadásul az alkotói szabadság is nagyobb volt.

Azt is elmondták, hogy Massivit gépük napi 18 órát nyomtat.

A rajongókat elragadtatással tölti el, hogy interakcióba léphetnek a printelt modellekkel. Az esemény kiterjesztett valóság (augmented reality, AR) appjával, egyedi környezetekben filmezhetik magukat a nyomatok társaságában.