FREEDEE BLOG

Yves Béhar, San Franciscói designer 1999-ben alapított Fuseprojectje többek között az MIT Médialaborral készített robotikus bútorokat, magunkon viselhető UV szenzorokat, a kaliforniai ingatlanárakat csökkenteni hivatott előregyártott épületelemeket stb.

Idén bejelentett új projektje elszegényedett latin-amerikai mezőgazda-közösségnek 3D nyomtatással készülő házakról szól. A globális hajléktalanságra megoldásokat kereső nonprofit New Story és a házépítési technológiákkal foglalkozó ICON a partnerek.

2018-ban álltak össze, havi 200 dollárnál kevesebb bevétellel rendelkező családoknak akarnak építeni elfogadható árú, jó minőségű otthonokat. Most a „világ első 3D nyomtatott lakóközösségén” dolgoznak, latin-amerikai farmerek a célcsoport.

Elsőként több generációnak otthont adó lakásokon dolgoznak, nyomtatásukra még 2019-ben sor kerül. Együttműködtek a leendő lakókkal, hogy együtt válasszák ki a földterületet, és közösen tervezzenek. A tavaly elkészült printelt modellen, különböző szükségleteket kielégítve, többször módosítottak.

Kiderült, hogy az egy család egy lakás koncepció nem felelt meg az elvárásoknak, helyette változatos programokat biztosító, éghajlati tényezőket, a családok növekedését és a teret figyelembe vevő rendszert terveztek.

A lakóhelyek 120 négyzetméteresek, belsejük pedig 55. A családok a fedett külső konyhákat, az étkezőket és a baromfitartásra alkalmas kerteket szintén használják.

A betonfalakat csíkos mintákkal díszítik, a lakók maguk döntenek a fal színéről. A tetőt a heves esőknek és a talaj szeizmikus aktivitásának megfelelően alakítják ki, hogy minél jobban ellenálljon az időjárás viszontagságainak, és minél nagyobb védelmet nyújtson földrengésekkel szemben. A falakat úgy dolgozzák ki, hogy a lakások szellőzése természetes legyen.

A konyha, fürdőszoba stb. szinte összes belsőépítészeti eleme szintén 3D nyomtatással készül. A falakhoz és épületelemekhez hordozható, nagy printereket alkalmaznak, amelyeket eleve úgy terveztek, hogy szinte semmi hulladékot ne termeljenek, és nehéz körülmények között (víz-, áramkorlátozás, infrastruktúrabeli hiányosságok stb.) is működjenek.

Béhar és a New Story szerint modellt teremthetnek, hogy hogyan lehetséges remek minőségű lakóépületeket készíteni a legszegényebb közösségek számára. Meggyőződésük, hogy hagyományos módszerekkel nehezebb lenne, kevesebb iterációra és „személyre szabásra” nyílna lehetőség, és az egész folyamat sokkal tovább tartana.

Három dán vállalat (GXN Innovation, Dán AM Hub, Map Architects) közös kezdeményezése (Break the Grid) alapján autonóm szerelőrobot-csapat figyelheti az épített és a természetes környezetet, és javíthatják ki a károkat. Utóbbit 3D nyomtatással teszik, mert (a világban navigáló) mobil printerekről van szó.

Furán néznek ki, de küllemük hozzájárul ahhoz, hogy földön, vízen vagy levegőben közlekednek. Az egyik csúszik-mászik, a másik úszik, a harmadik repül.

A három cég globális kihívásra, a tenger- és óceánpartok folyamatos pusztulására és az infrastruktúra hanyatlására igyekszik megoldást találni, amit 3D nyomtatók mobilissé tételében látnak. Ha a gépek képesek dinamikus helyváltoztatásra, olcsóbban és hatékonyabban kezelhetnek környezeti problémákat.

Három különböző felhasználásra szánt koncepcióval álltak elő. Mindegyik gép önállóan érzékeli a közeget, azonosít problémás területeket, és igyekszik megoldást találni rájuk.

Városokban és városokon kívül hatlábú robot fog ténykedni; betonból épült szerkezetek (utak, házak stb.) repedéseit, töréseit figyeli. Ha idő előtt detektálja és kijavítja a károsodást, megelőzi a további korróziót okozó víz- és oxigénszivárgást. A kalciumkarbonát-képződést (és így a szerkezet „öngyógyítását”) segítő speciális gombaszármazékot tartalmazó, lyukacsos betétszerű anyaggal dolgozik.

A tengeralatti robotprinter a partszakaszt és a vízi élőlények lakhelyét védő mesterséges zátonyokat épít. Osztrigák által termelt természetes ragasztóanyag által inspirált matériát használ hozzá: óceánfenéki homok és ragasztó keverékét extrudálja.

A harmadik magas épületek, felhőkarcolók teteje körül működő drón. Akkor áll munkába, amikor romló állagú falak miatt energetikailag egyre kevésbé hatékony egy épület. A javításhoz új anyagot fejlesztenek, üveg és polimer egyedire kidolgozható kompozitját, amellyel az adott szerkezetekbe hőszigetelés integrálható.

Mindhárom robot meglévő technológián alapul, és a printerek is megvannak a prototípusok kivitelezéshez. A fejlesztők bizakodnak, hogy az additív gyártóiparnak új lehetőségeket villantanak fel.

Az oktatás a 3D nyomtatás egyik legígéretesebb, a következő generációkat a jelenné váló jövőre felkészítő alkalmazási területe, és természetesen egyre jelentősebb piaca is.

Ide kapcsolódik, hogy a kaliforniai Airwolf 3D elkezdte forgalmazni legújabb 3D printerét, az EVO szériához tartozó EVO R-t. Fejlesztésénél a megbízhatóság, a biztonság és a hatékonyság voltak a legfőbb szempontok. Nem véletlenül, mert a közel 5 ezer dolláros géppel a tervezői és a mérnöki szektor mellett, elsősorban az oktatást célozzák meg.

A veszélymentes használathoz a printerbe aktív és passzív biztonsági rendszert is integráltak, a mikrokontrollert és az érintőképernyőt pedig úgy dolgozták ki, hogy ne legyen gond túlmelegedésnél, és a gép azonnal lehűljön, ha nincs használatban.

A 4995 dolláros ár egyben azt is jelenti, hogy az EVO R a széria legolcsóbb darabja. Ennek ellenére majdnem ugyanazok a jellemzői, mint a másik két gépnek (a 7995 dolláros EVO, és a méretesebb, 11995 dolláros EVO 22): 7 inches érintőképernyő, aktív szénszűrő, 32 bites GENESIS mikrokontroller, magas hőmérsékleten is jól működik stb.

Egyedül a munkaterület mérete különbözik jelentősen, de ezzel együtt jó mechanikai tulajdonsággal rendelkező, masszív részek készíthetők vele.

Több beépített funkció és az intelligens vezérlőrész megkönnyíti a printer használatát.

„Ha szakmabeliek megfizethető, többanyagos, kettős extrudálásra alkalmas gépet akarnak, akkor az EVO R a megoldás. Elképzelésünk szerint, az Egyesült Államok oktatási intézményeinek több mint a felében lesz Airwolf printer. E célokat kielégítendő, a gépet otthoni tömegtermelésre finomhangoltuk” – magyarázza Erick Wolf társalapító-vezérigazgató.

A printert megvásárló iskolák oktatóinak kiegészítő tréningeket és ingyenes tanmenetet kínálnak.

A 3DP a medicina egyik fontos területén, a gyógyszergyártásban is terjed, az áttörés egyelőre nem annyira látványos, néhány különleges fejlesztés azonban felvillantja a közeljövőt.

Gyógyszerek 3D nyomtatásával lehetővé vált ugyanazon szereket tartalmazó, a speciális adagolásnak megfelelő formájú és méretű tabletták előállítása. Ezzel egyrészt nő a szájon keresztüli fogyasztás, másrészt csökken a szükséges gyógyszerek mennyisége.

Az additív gyártás segít személyek genetikai felépítéséhez igazítani a gyógyszeradagolást, gyógyszerészek pedig pácienseik egyedi igényei alapján készthetik el gyógyszer-profiljukat. Ha a szerekkel feltöltött megfelelő polimerek és egy kicsi 3D nyomtató rendelkezésre állnak, akár helyben is elkészíthetik a szükséges tablettákat.

Az ír Athlone Technológiai Intézet (AIT) kutatói ezen dolgoznak. Személyre szabott és printelhető pirulák kidolgozásával igyekeznek könnyebbé tenni azok helyzetét, akik többféle gyógyszert kell, hogy szedjenek. A kivitelezéshez az FFF 3D nyomtatótechnológiát és a mikroszintű fröccsöntést hozzák közös nevezőre, speciális mennyiségek bevételét biztosító kétréteges tabletták az eredmény.

Evert Fuenmayor és Ian Major három éve kísérletezik biokompatibilis és biológiailag lebomló polimerekkel, személyre szabható gyógyszeradagoló rendszer létrehozása a céljuk. Különböző 3DP paraméterek meghatározásával a gyógyszerek a kijelölt időpontban juttathatók be a szervezetbe.

Amikor elkezdték a kutatást a gyógyszerszedést megkönnyítő polimeralapú 3D gyógyszernyomtatás teljesen új volt, szinte senki nem foglalkozott vele.

Először a vizelethajtó és vérnyomáscsökkentő hidroklorotiazidot tartalmazó betéteket printeltek, majd mikro fröccsöntéssel egy másik réteget alakítottak ki. Ebbe a rétegbe a szív- és érrendszeri megbetegedéseket gyógyító lovasztatint tettek, végül a két anyagot megolvasztották és összekeverték, hogy nyomtatószálat készíthessenek belőlük.

Beállítások szerint teljesen eltérő gyógyszerprofilokat képesek kidolgozni, semmi más nem kell hozzájuk, csak néhány kattintás.

„Ha egyet kattintok, három napig, ha kettőt, hat óráig tart ki a tabletta. A beteg szükségleteitől függ, hogy meddig” – magyarázza Fuenmayor.

A kutatók igyekeznek felgyorsítani a folyamatot, és ezen a téren bőven akad tennivalójuk. Egyelőre ugyanis 30 pilula kb. 4 óra nyomtatás, míg hagyományos módszerekkel egy óra alatt többezer készül el.

Tanulnak, és közben figyelik, hogy különböző személyek hogyan reagálnak különböző gyógyszerekre, adagokra, gyógyászati megközelítésekre – összegez Fuenmayor.

Az Ipar 4.0 kialakulásával, a permanens ipari – vagy ipar utáni? – forradalommal, a 3D nyomtatás egyre fontosabb szerepet játszik a jelen és feltételezhetőleg a közeljövő társadalmaiban is. A változások olyan gyorsak, hogy szinte lehetetlen felkészülni rájuk, tempójukat követni, trendeket formálni viszont egyáltalán nem lehetetlen.

Rugalmasság, alkalmazkodó-készség, az új iránti nyitottság, innovatív szellem a kulcsszavak, és a magasabb színvonalú oktatás és képzés is ezek jegyében történik.

Egy ipari szervezet, az Európai hegesztés, összekapcsolás és marás szövetsége (EWF) e szellemiségnek megfelelően indította el nemzetközi oktató, képző és minősítő rendszerét az additív gyártásban dolgozók számára. A rendszer két szintre oszlik, az egyiket a működtetőknek, a másikat mérnököknek találták ki.

Egyik nagy előnye, hogy a képesítés bármelyik országban érvényes, a képzés helyi és globális műveleteknél egyaránt alkalmazásra kész alapvető készségek fejlesztésére összpontosít.

A jövő AM (additive manufacturing) munkaerejének képzéséhez az EWF felmérést is készít az adott állások betöltéséhez mindenképpen szükséges jártasságokról.

A kvalifikációk a fémalapú additív gyártótechnológiákra, jelenleg a lézeres porágyas fúzióra (LPBF), a lézeralapú irányított energialerakásra (DED) és annak egyik változatára (DED Arc) vonatkoznak. Hamarosan más fémnyomtató megoldásokat is figyelembe vesznek.

Egyelőre nyolc modulról van szó: a folyamat áttekintése, maga a folyamat, minőségbiztosítás, egészség-biztonság-környezet, szerelés-berendezés, részek gyártása, utófeldolgozás, rendszer-karbantartás. A lézeralapú folyamatoknál két opcionális modul szerepel még: porok megmunkálása, lézersugár-jellemzés.

Mérnökök mindhárom kategóriában részt vesznek folyamat-áttekintés, folyamat és utófeldolgozás képzésen. Ezt követően anyagtudományi bevezető, folyamat kiválasztás és integrálás, koordináció stúdiumok következnek, majd a diák speciális érdeklődése szerint folytathatja a tanulmányokat – például anyagokra, módszerekre stb. szakosodhat.

Az operátor kurzust az AM folyamatok, a mérnöki képzést az AM tevékenységek implementálása és koordinálása iránt érdeklődő szakembereknek javasolják.

A Kínai Tudományos Akadémia Sanghaji Kerámiaintézetének (SICCAS) kutatói sejtváz-gyártásra használható nyomtatóanyagot fejlesztettek. A nyomtatóanyag és a felhasználási terület önmagában is érdekes, a szenzációt azonban más jelenti.

A tudósokat ugyanis egészen szokatlan, bionyomtatással kapcsolatban soha nem emlegetett forrás, a hot dog szerkezete ihlette meg… A népszerű kaja bucival és virslivel juttat minket energiához és tápanyagokhoz. A kutatók rájöttek, hogy szerkezete mintául szolgálhat bioanyagok létrehozásához.

 A vázak a hot dog buciját „imitáló”, 1 milliméteres üreges biokerámiás csövekből állnak, míg a csövekben lévő 500 mikrométeres, szintén biokerámiás rudak a virslire „emlékeztetnek.” Magán a „virslin” egységesen elrendezett, kb. 30 mikrométeres lemezes mikrolikacsok találhatók.  

A „hot dog bioanyagok” (HD-AKT) a teszteken kiválóan teljesítettek, probléma nélkül fogadtak be, engedtek ki magukból gyógyszereket és fehérjéket. A belőlük készült vázak javíthatnak a szövetsejtek funkcióin.

A kutatók szerint mikro- és nanoszintű hierarchikus szerkezetek jelentősen befolyásolják anyagok tulajdonságait. Az emberi csontozatban található ilyen szerkezetek lehetővé teszik tápanyagok és szövetsejtek szállítását, tárolását.

A hagyományosabb printelt vázak korlátozzák a megfelelő tápanyagmennyiség eljuttatását a fejlődő szövettestekbe, és így a szövetformálódás csontozati problémákhoz vezethet. Ezért van szükség újabb és újabb megoldásokra, anyagokra.

A HD-AKT-t nyolchetes nyúl sérült combcsontjába ültették be, és a vázon beinduló csontképződés a technológia eredményességét bizonyítja. A nagyobb felületen jobban működik a fehérje- és a gyógyszeradagolás, a sejtosztódás és a nyúl gyógyulását segítő többi folyamat is.

Növények és állatok genetikai módosításával ugyan jelentősen nő a terméshozam, de hiába több az élelmiszer, ha a régi környezetben állítjuk elő, és nem tudjuk eljuttatni oda, ahol komoly szükség lenne rá. 2050-re a Föld lakosságának 80 százaléka fog városokban élni, így optimális megoldás, ha a mezőgazdaságot a fogyasztók „közelébe vinnénk”, és nagyvárosi környezetben termesztenénk például kukoricát. Logikus következmény, hogy a jövőbeli farmok egy részének hagyományos vidéki közeg helyett poszturbánus terek, felhőkarcolók adnak majd otthont.

A 3D nyomtatótechnológiákat az ipar mellett a mezőgazdaságban, különösen annak „függőleges” városi változatában, a vertikális farmokban is előszeretettel alkalmazzák.

E megoldások egyik élharcosa a brooklyni Farmshelf. A cég printelt alkatrészeket tartalmazó autonóm rendszerének célja, hogy minden érdeklődő számára kivitelezhetővé tegye a városi gazdálkodást.

Elképzeléseik meghatározásakor hamar látták, hogy hagyományos gyártótechnológiákkal túl drága lenne a rendszer kivitelezése, így alternatív lehetőségek után néztek, és meglátták a 3D nyomtatásban rejlő potenciált.

Az egyedire (egy-egy növényhez) kialakítható részek teszteléséhez, a hardver- és a szoftverplatform finomhangolásához, a tervezői folyamat során Ultimaker 2+ printert használtak, amellyel nőtt az ellenőrizhető tervek, az iterációk száma, miközben csökkent a (moduláris) rendszer előállítási költsége.

„Hardvert mindig nehéz építeni, de az Ultimaker sokkal könnyebbé teszi a feladatot” – jelentette ki Andrew Shearer, társalapító-vezérigazgató.

A nyomtató valóban leegyszerűsítette a fejlesztést, mert lényegében mindent házon belül oldottak meg, csak a nyomtatószálakat kellett megvásárolniuk, az iterációkhoz viszont nem kellett hetekig, hónapokig várniuk egy-egy rész elkészültével, és boltokban beszerezhető alkatrészekre sem volt szükségük.

A 3D nyomtatás teszi lehetővé a rendszer eredményes és költséghatékony bővítését is. Többféle modellt kiviteleztek, amelyeket változatos helyeken, köztük New York ikonikus központi vasúti pályaudvarán (Grand Central Station) is bemutattak.

(Az Ultimaker termékeit a FreeDee Printing Solutions forgalmazza Magyarországon.)

A mai 3DP szolgáltatóirodák (service bureaus) nyilvánvaló költségeiket és persze a lehetséges profitot kiszámítva állapítják meg az árakat: milyen anyagokat használnak fel a prototípushoz és a végtermékhez, mennyi munkába és energiába kerül az egész, mennyire kopnak a gépeik stb.

Egy frissen megjelent tanulmány szerzői, Deepak Pahwa és Binil Starly változtatnának az alapképleten, és a szolgáltató tapasztalata, lehetőségei mellett az ügyfeleket is bevonva, az ő beszámolóikat és pontozásukat is figyelembe véve képeznék az árakat.

A szerzők az Airbnb és a sharing economy más képviselői gazdasági elképzeléseihez hasonlóan, a részleteket csoportosító és így az árak előrejelzését megkönnyítő, az eladások esélyét növelő, gépi tanulást alkalmazó adatbányász eszköz használatát, valamint az ügyfelek bevonását javasolják.

Az iparág egyik leghasznosabb forrásával, a folyamatosan bővülő 3D Hubs szolgáltatóirodáinak nyilvános profiljaival dolgoztak. Az adatok „megtisztítása” után áttekinthető lista maradt az amerikai és az európai beszállítókról és szolgáltatásokról.

Ezt követően 346 egyedi típus maradt, amelyeket a használt nyomtatóanyagok (ABS, PLA, speciális ABS, speciális PLA, nejlonpor, fémek, műgyanta stb.) alapján kategorizáltak.

A nyomtató-paramétereknél a printerek árát, a termék előállításánál alkalmazott folyamatokat (FDM, SLA, lézeres szinterezés, binder jetting) vették figyelembe.

A beszállítók koordinátáinak GPS-szel történő azonosítása után adataikat klaszterező algoritmussal tanulmányozták, és 528 különböző 3D nyomtatót azonosítottak, majd véletlenszerűen kiválasztottak száz beszállítót. Az árak elemzéséhez kulcsszavakat, ügyfelek beszámolóit, az irodák tényleges szolgáltatási lehetőségeit tanulmányozták, majd mindezek alapján összegeztek.

A modellt a hozzáadható járulékos paraméterek (kereslet előrejelzése, évszakonkénti változások, nyersanyagárak) még robusztusabbá teszik, és összességében a szolgáltatóirodák a 3DP minden területén eredményesebben valósítják meg klienseik elképzeléseit.

A csehországi Tomas Bata Egyetem Multimédia Kommunikáció Karának posztgraduális diákja, Lucie Trejtnarová különleges lábbelikkel lepte meg a világot. A 3D nyomtatással készült Organic darabok kivitelezésében a Filamentum anyaggyártó is részt vett.

A név árulkodó – a szandálok a fenntartható fejlődés jegyében készültek. A talphoz kókuszdió-bőrt, valamint ananászleveleket tartalmazó nyomtatószálakat használtak.

„Ha vásárolok valamit, fontos, hogy ismerjem a történetét, hogyan segíthetek vele valakinek, hogyan tűnhet el. Minden egyes lépésünkért felelősek vagyunk. Az Organic kollekció cipői egyszerű elven alapulnak: miután lejárt az idejük, mindkét részüket szétszedhetjük, a felső komposztálható, az alsó újrahasznosítható” – magyarázza Trejtnarová.

Az alkotót egy dél-indiai utazás ihlette meg. A bioanyagokkal dolgozó Malai Design és Anyagok tervezőstúdióban vett részt szakmai gyakorlaton, és megtetszett neki a biológiailag teljesen lebomló, rugalmas, tartós, a víznek ellenálló és teljesen természetes, kókuszdióból készülő Malai anyag. Az ananászlevél rostjaiból, lényegében mezőgazdasági hulladékból gyártott Piñatex-et szintén megkedvelte.

Eldöntötte, hogy India meleg és párás éghajlatához tervez szandálokat. Az egyetemen megtanulta a 3D modellezést és nyomtatást, majd a jeruzsálemi Bezalel Művészeti és Design Akadémián SOLIDWORKS tanfolyamon vett részt.

Elképzeléseinek megfelelő nyomtatóanyagok után kutatva, talált rá a Fillamentum két termékére, a cipőtalpakhoz ideális Flexfill 98A-ra és 92A-ra. A nyomtatáshoz Ultimaker printert használt. (Az Ultimaker gépek magyarországi forgalmazója a FreeDee Printing Solutions.)

A két nyomtatószál újrahasznosíthatósága szintén fontos szempont volt, illett az Organic koncepcióhoz.

„Az Adidas tervei között is szerepel egy termoplasztikus poliuretán cipőkollekció, ők is a made to be re-made elvet követik” – nyilatkozta a nyomtatószálakkal tökéletesen elégedett Trejtnarová.

A tervezőnő a Malai Design és Anyagok stúdióval is készített egy szandált, a prototípus a londoni Victoria and Albert múzeum Food Bigger than Plate kiállításán, október 20-ig tekinthető meg.

A SmarTech Analysis évek óta üzleti adatokkal és elemzésekkel látja el az additív gyártóipart. Printelhető nanoanyagoktól fémporokig, nyomtatott szemüvegektől olaj- és gázipari alkalmazásokig, a cég elemzései számos témakört lefednek.

Legutóbbi munkájuk az alumíniumötvözetekkel (és a 3DP gépjárműipari hasznosulásaival) foglalkozik.

Az első rész a piaci trendek alakulása és előrejelzés, valamint adatbázis az ötvözetek lehetőségeiről. Tavaly ezek az ötvözetek adták a nyomtatott fémek közel 10 százalékát, ami a szállításban is éreztette hatását – 43 százalékos növekedést generált.

A szerzők a fémnyomtatás gyorsan diverzifikálódó szegmenséről beszélnek. Állításuk a végfelhasználói ipar bevételein, a nyomtatótechnológia fogyasztásán, földrajzi régiókon és az anyagszállításon alapul.

Az alumínium a 3D nyomtatás szempontjából az egyik legnehezebben megmunkálható fémnek számított, ma viszont már az egyik legkeresettebb.

A mostanit megelőző utolsó tanulmányuk óta két fontos tendencia erősen befolyásolja a piacot.

Az első: az alumínium gyártóanyagok iránti kereslet átlépte a küszöbértéket, sokan következőgenerációs lehetőséget látnak benne. A z alumíniumnyomtatás lényegében utolérte a nikkel-, az acél- és a titánprintelést, ugyanakkora kereslet mutatkozik iránta.

Az alumíniumból nyomtatott alkatrészek jelentette kihívásokat abszolválandó, szakemberek állandóan új megoldásokban gondolkoznak. A szinterezés elérheti a kereskedelmi szintet, a belátható jövőben viszont változatlanul a porágyas fúzió (PBF) lesz a kitüntetett technológia, és a többi eljárás (fémlerakás, fém binder jetting) szintén dinamikusan fog fejlődni.

Az összes additív gyártásra fejlesztett alumíniumötvözet felhasználása állandóan nő, kereskedelmi forgalmazásuk egyre nagyobb mértékű, a belőlük készült darabok népszerűek.

Az előrejelzés alapján a trend folytatódik, és a következő öt évben a mainál is jelentősebb diverzifikáció várható.