FREEDEE BLOG

A Siemens egyre aktívabb az Egyesült Királyság additív gyártásában. Tavaly 27 millió fontos 3DP létesítményt nyitott Worcesterben, hathatósan részt vett a Nottinghami Egyetem fejlett gyártótechnológiákon alapuló kutatóintézetének megnyitásában, nemrég pedig bejelentette több felsőoktatási intézménnyel való együttműködését, amelynek keretében Connected Curriculum címen ipar 4.0-ás oktatási programot indítanak.

A tananyag a Siemens ipari szoftverein és a felhőszámításon nyugvó dolgok internete (Internet-of-Things, IoT) platformján, a másfél éve indult MindSphere Innovációs Hálózaton (MINe) alapul.

A hálózat ipari gépeket és eszközöket IoT protokollokon keresztül összekapcsoló biztonságos operációs rendszer. Eltérő forrásokból érkező adatok szimultán elemzésével a teljes gyártófolyamatról egyetlen interfész közvetítésével alkot valósidejű képet.

„Az együttműködés a sikeres, robusztus és biztonságos ipari IoT projektek alapja. Mivel az egyetemek például az adattudományban, a képalkotásban vagy az emberi viselkedés ember-technológia viszonyában gyakran rendelkeznek az ipari szereplőknél hiányzó szakértelemmel, kulcspartnerek lehetnek az ipar 4.0 megvalósításában” – nyilatkozta Brian Holliday, a Siemens Industries ügyvezető igazgatója.

A Siemens ezért vont be a MINe fejlesztésébe több felsőoktatási intézményt. A most induló programban a Sheffield, a John Moores (Liverpool), a Middlesex, a Newcastle és a Manchester Metropolitan egyetemek vesznek részt, míg az automatizációs technológia és a technikai tréning beszállítója az ipari automatizálás és műszaki oktatás egyik világvezető ereje, a Festo.

A manchesteri egyetem a programot szeptemberben induló hat új ipar 4.0-ás master szintű tanfolyamába ágyazza be.

„Az új digitális gazdasággal kapcsolatos ismeretek megadásával próbáljuk pótolni az ipar 4.0-ás adottságok terén lévő hiányosságokat. Ette összpontosítunk” – jelentette ki Andy Gibson professzor, majd hozzáfűzte: nagyon elégedettek a Siemensszel való együttműködéssel.

Öles léptekkel halad a cipészet digitalizálása, amelyben a sportszergyártók járnak az élen.

A bostoni New Balance például a Formlabsszal együttműködve személyre szabható és nagyon könnyű cipőrészek gyártásában közreműködő új 3DP platformot indított.

A TripleCell platformmal a New Balance több lábbelijét módosították, a bejelentéssel pedig a cég a helyi gyártás úttörőjévé vált. A 3DP pontosan a gyártást alakítja át gyökerestől, és a vállalatok hozzáállását is alaposan megváltoztatja.

Nem függenek többé függés az öntéstől, a közvetlen 3D nyomtatás prototípuskészítésre és gyártásra egyaránt tökéletes, komoly pénz és idő takarítható meg vele, korábban hónapokig tartó folyamatok pár óra alatt kivitelezhetők.

A két vállalat együttműködése 2017-ben kezdődött; kiváló minőségű anyagokat, hardvert fejlesztenek, gyártófolyamatokat találnak ki sportcipőkhöz. Többek között remek műgyantát (Rebound Resin) dolgoztak ki.

Az új digitális gyártótechnológiával a New Balance az amerikai 3DP alapú gyártás egyik főszereplőjévé vált. A Formlabs kiemelt szerepet játszik az iparágat forradalmasító, jobb teljesítményű, személyre szabott cipőket készítő, a piacot felgyorsító New Balance tevékenységében.

A TripleCell lesz az együttműködés motorja.

Most a kollekció klasszikus darabjának számító New Balance 900 sportcipőt tervezik át a platformon. A sarkot azért állították elő 3D nyomtatással, hogy a lábat tompító hatás megmaradjon, ugyanakkor az új változat 10 százalékkal könnyebb lett, mint a korábbi, a New Balance 990 ötödik verziója.

A TripleCell bemutatása előtt a futócipőkre kitalált FuelCell is debütált. A Fuel Echo cipőt és a 900-ast a cég bostoni Lawrence gyárában készítik; előbbi 185, utóbbi 175 dollárba kerül.

A Formlabs termékeit a FreeDee Printing Solutions forgalmazza Magyarországon.

A kicsit hangzatos nevű MI Űrgyárat megihlették a NASA űrotthonokra, marsi lakásokra kiirt pályázatai, amelyekben sok nyomtatott épület tetszetős tervrajza szerepelt, köztük a díjnyertes saját MARSHA is.

A cég ezúttal nem a világűrben, hanem az anyabolygóban gondolkozva, döntötte el, hogy 3DP szakismereteit környezetbarát ház építésénél hasznosítja.

A TERRA projektnek a természet ad otthont, az épület viszont csak néhány órára lesz az MI Űrgyár „földi bázisától”, New York Citytől.

Többek között abból az elszomorító tényből indultak ki, hogy az építőipar a környezetszennyezés egyik élharcosa. A klímaváltozás megállításáért és más „zöld” célokért a maiaknál sokkal fenntarthatóbb, természetbarátabb megoldások kellenének. A MARSHA tervezéséhez használt technológiával kivitelezendő „futurisztikus ökolakás” TERA pont ilyen. Újrahasznosított és 3D nyomtatott anyagokból áll, „életciklusa” végén a földbe komposztálható.

A projekt kihívás a mai építészeti paradigmák számára, mert az MI Űrgyár be akarja bizonyítani, hogy a fenntartható házak igenis kivitelezhetők.

„Az elképzelés a NASA nemrégi Centenáriumi Versenyéből jött, amelynek keretében újrahasznosított biopolimerből és bazaltrostokból 4,5 méter magas marsi lakóházat építettünk. Első helyezésünkkel a NASA felbátorított minket, hogy a Földön is keressünk megoldásokat. Természetesen az űrprojekteket is folytatjuk” – magyarázza David Malott, a cég vezérigazgatója és egyben főépítésze.

A MARSHA lakóépület tesztelése után a szerkezetet lebontották, és így lehetővé vált, hogy darabjait összeszedjék, majd a cég New Yorki létesítményébe szállítsák és ott nyersanyaggá őröljék, aztán a nyersanyagból megalkossák a földi projektet.

„Nem valószínű, hogy abbahagyjuk az építkezést. A világon 1,6 milliárdan élnek nem megfelelő körülmények között. Az urbanizáció újraformálja a bolygót, és nem úgy tűnik, mintha lelassulna. Napi 200 ezer ember költözik városokba. A bolygó forrásait kihasználjuk, de megpróbálunk vissza is adni valamit” – összegez Malott.

A Fraunhofer Társasághoz tartozó intézmények konzorciuma 2017 novemberében indította el a Következőgenerációs additív gyártás (futureAM) projektet. Céljuk a fémnyomtatás felgyorsítása, kb. a mai tízszeresére. A projekt négy elemből tevődik össze: ipar 4.0 és digitális feldolgozólánc, skálázható és robusztus additív gyártófolyamatok, anyagok, rendszertechnológia és automatizáció.

Bő egy évvel később jelentést tettek közzé az anyagkutatás területén végzett munkájukról.

Az iparág folyamatosan kísérletezik új anyagokkal, amelyeket azonban gyakran nehéz feldolgozni. A kutatók algoritmikus elemzéseket végeznek a mintákon, és az eredmények alapján paramétereket, optimális/maximális feldolgozási hőmérsékletet és más jellemzőket tartalmazó útmutatót készítenek különféle fémeket egyetlen szerkezetben összekombináló szuperötvözetekről.

Speciális technikára, alkatrészek közvetlen gyártására, görbe felületekre történő nyomtatásra, részek megváltoztatására és kijavítására egyaránt alkalmas, úgynevezett „generatív lézeres hegesztésre” összpontosítanak. A méretek akármekkorák lehetnek, a legkisebb felbontás 30 mikron.

A módszerrel acél, nikkel, kobalt, alumínium és karbid kompozitok dolgozhatók fel, a kutatók jelenleg a magas hőmérsékletet tűrő titán-alumínium és nikkelalapú anyagokon dolgoznak.

A leendő alkalmazásokat illetően, a légjárműiparban mindkét anyagcsoport nagyon hasznos.

A leghatékonyabb és leggazdaságosabb megoldásokhoz próbálnak drága és olcsó anyagokat ugyanabban a részben kombinálni. A technikával többféle por dolgozható fel egyszerre; a drága és a hőnek jól ellenálló anyagokat csak magas hőmérsékleten célszerű alkalmazni, máskor a kevésbé költségesek is megfelelnek.

Az új anyagok nyomtatási módját mesterséges intelligenciával és gépi tanulással lehet a legpontosabban kidolgozni. Az algoritmusok szenzorok mérési adatait gyűjtik és hasonlítják össze, majd az összehasonlítás alapján megállapítják az optimális megoldást. A folyamat paramétereinek kiértékeléséhez munkafolyamatokat, hőmérsékletet és az intézet adatbázisában lévő anyagok tulajdonságait dolgozzák fel. A 3D nyomtatórendszer így tanulja meg a döntéshozást, hogy aztán automatikusan változtasson a hőmérsékleten és más részleteken.

Az MI nehezen feldolgozható anyagok hibátlan nyomtatásában segít. A kutatás alapján készülő első termékek 2020 nyarán kerülhetnek kereskedelmi forgalomba.

Az MIT (Massachusetts Institute of Technology) kutatói puha szövetekkel, például a bőrrel és az inakkal is „kompatibilis” nyomtatható hálószerű anyagokat dolgoztak ki. Ezek az anyagok orvosi eszközökhöz, viselhető technológiákhoz és implantátumokhoz egyaránt használhatók.

„A munka annyiban új, hogy a puha szövetek támogatásához szükséges mechanikus tulajdonságokra és geometriákra összpontosít. A nyomtatott ruhák és eszközök általában nagyon alaktalanok. Azon gondolkoztunk, hogy hogyan printelhetünk rugalmasabb és kényelmesebb darabokat, például textíliákat” – magyarázza a kutatást vezető Sebastian Pattinson.

Az inspirációt az állatvilág egyik legelterjedtebb fehérjéje, a kollagén jelentette. Pattinson és munkatársai nyújtható, összehajtható, de azért masszív, az emberi testhez passzoló, hordható és személyre szabható textíliákban gondolkoztak.

A kollagén szerkezete görbe, összefonódó lehet, fonott szalagokat is utánozhat, és végül hőre lágyuló poliuretánt használtak, azzal nyomtattak hálószerű szerkezeteket. Minél nagyobbra tervezték a háló hullámszerű formáit, az anyag, mielőtt keményebbé vált, annál nyúlékonyabbnak bizonyult. Ez alapján dolgozták ki a matériák puha szöveteket utánzó rugalmasságát.

Az MIT-s gépészmérnök John Hart szerint a technika egyszerű és átlátható, ilyen hálók sima asztali gépeken is nyomtathatók.

A teszteken az önkéntes alanyok könyökét védő szerkezeteket printeltek. Az anyagot úgy dolgozták ki, hogy a testrész mozgását minimálisan se akadályozzák. A tervezésben robot is közreműködött. Végül a tapasztalatok alapján módosítottak a hálón. Az új kombináció megakadályozza a könyökben, térdben és lágyékban lévő izmok túlfeszülését.

Pattinson szerint anyagaikból az emberi testtel érintkező sokféle „interfész”, például sebészi sztent is készíthető.

Az ipari printereket és nyomtatóanyagokat gyártó, 3D szolgáltatásokat kínáló német voxeljet 2014-ben fával, faporral kísérletezett; a cég gépein állítottak elő homokkő-öntőformákat, 2016-ban régi (1969-es) Ferrari versenyautó modelljét printelték, de kísérleti házakat is terveztek, építettek fel náluk.

A voxeljet a 3DP egyik meghatározó szereplője, nagyméretű és nagyon gyors gépeket gyárt, kérés szerint (on-demand) alakít ki részeket, s nyújt szerteágazó szolgáltatásokat. A cég hamarosan nyilvánosan bemutatja új technológiáját, amelynek a VJETX rendszer a központi eleme.

A bemutatóra a június 25. és 29. között Düsseldorfban megrendezésre kerülő GIFA show-n kerül sor. Az esemény az öntőtechnológiák egyik legnagyobb vására a világon.  

A rendszerrel közvetlen és közvetett tömeggyártás egyaránt kivitelezhető, előbbi homokalapú, utóbbi fémalapú termékek esetében.

A cég szerint a hagyományos öntésbe integrálva, az új printerekkel lehet majd leghatékonyabban és legolcsóbban önteni homokalapú fém alkatrészeket. A gépek tízszer gyorsabbak a korábbi modelleknél. Egy-egy réteg printelése akár öt másodperc alatt kész. A folyamat környezetbarát, a nyomtatót a zéró kibocsátás elvének megfelelően dolgozták ki.

A rendszer tökéletesen passzol az automatizált gyár koncepcióhoz, jól illik a teljesen autonóm elő- és utókezelő megoldásokhoz, például anyagokkal való feltöltéshez, nyomatok tisztításához stb.

A rendszer szíve a tömeges gyártást garantáló feldolgozó egység, több nyomtató és újrarétegező egységek döbbenetesen gyors kombinációja. Összességében a jelen egyik legfejlettebb additív gyártórendszeréről van szó.

A technológiát egy meg nem nevezett német autógyártó fogja elsőként használni, 2019 második felében két rendszert, a következő tíz évben pedig további húsz-harmincat üzemelnek be. Belső égésű motorok, elektromos motorok, akkumulátorok és áramátalakítók hőmérsékletét kezelő eszközöket, terveznek gyártani velük.

Az angol állami vasúttársaság mellett más európai vasúti cégek szintén próbálják alkalmazni at additív gyártást.

A Deutsche Bahn a szintén német GEFERTEC 3D fémnyomtató-fejlesztő és beszállító technológiájával állít elő pótalkatrészeket. Az új technikát pilotprojektként tesztelik, régebbi mozdonyok nehezen előállítható, már nem gyártott stb. darabjait kivitelezték vele.

A Deutsche Bahn 2016 óta érdeklődik az additív gyártás iránt. Az érdeklődés a Mobilitás additívvá válik projektet eredményezte, amely az egymilliárd dolláros vasúti szállítócég logisztikájának digitalizálását célozza, benne a pót-/tartalék-alkatrészekét is.  

Az egyik esettanulmányt a több mint 50 esztendeje működő Class 294 mozdonnyal végezték. Egy kerék-csapágyfedélen dolgoztak, az eredeti öntvény átmérője 374, magassága 78 milliméter, tömege 11,5 kilogramm volt.

Az alkatrész elkészítése hagyományos megoldásokkal kb. kilenc hónap, és ha hiányzik, a gépolaj kifolyhat a kerékből, komoly károk keletkezhetnek.

Az ipari szerszámokat és gépeket gyártó Rolf Lenk besegített a Deutsche Bahnnak, és nagyon jó minőségű nyomatok készültek. Az alkatrész tervrajzát a vasúti cég digitális raktárában őrzik.

3D fémnyomtatással könnyebb lesz megtalálni hiányzó vagy elromlott alkatrészeket, a csere sokkal gyorsabban kivitelezhető. A technikával lényegesen csökkennek a gyártási költségek, akárcsak a munka közben generált „széndioxid-lábnyom,” a károsanyag-kibocsátás.

Tina Schlingmann, a Deutsche Bahn egyik szakértője szerint a megközelítés kifejezetten pozitív hatással van a környezetünkre.

A GEFERTREC módszerével óránként akár 600 köbcentis tárgyak is készíthetők, a technikát különösen rozsdamentes acélhoz, nikkelhez, titánhoz és alumíniumhoz ajánlják. Hagyományos megoldásokkal összevetve, a fémveszteséget 100 százalékkal csökkentik, míg a költségeken akár 60 százalék is spórolható.

A technológia tökéletesen passzol a Deutsche Bahn elképzeléseihez, „Ez zöld” című környezetvédelmi kampányához.

A nagyméretű 3D nyomtatásról ismert berlini BigRep bemutatta a világ első teljesen printelt „zöld” falát, a BANYAN Eco Wallt.

A fal a BigRep Innovációs Tanácsadója, a NOWLAB és három tervező (Mirek Classen, Tobias Storz, Lindsay Lawson) közös alkotása, és egyelőre ugyan csak prototípus, de tökéletesen működik, a rajta és benne élő növényeket beágyazott vízellátó és szárítórendszer tartja fenn.

A szerkezetbe más környezetbarát megoldásokat is integráltak.

A multifunkcionális fal a növények fenntartása mellett a víz „ellátórendszereként” is működik. Eleve úgy optimalizálták, hogy a zöldek „a helyükre” kerüljenek, és az egész természetes elemekből felépített környezetbarát installáció legyen.

Hasonló falakat korábban is építettek, a berlini alkotás különlegessége, hogy teljes mértékben 3D nyomtatással készült, míg az eddigiek fémből előállított locsoló- és szárítórendszereit beszerelték a nyomatba.     

Az alkotást növények részei, gyökereik, szirmaik és leveleik inspirálták, a működtető rendszer „mikrozuhanyt” tartalmazó belső csatornákból áll. Ezek a csatornák garantálják a növények hajszálpontos, automatikus öntözését. A fal bonyolult geometriáját generatív tervező szoftverrel alakították ki.

„A természet alapelveit ilyen összetett, intelligens és elegáns módon csak additív gyártással érvényesíthettük, hagyományos eljárásokkal, mint a fröccsöntés vagy a marás kivitelezhetetlen a komplexitásnak ez a szintje” – nyilatkozta Stephan Beyer, a BigRep vezetője.

Daniel Bünning, a NOWLAB ügyvezető igazgatója a generatív tervezőszoftver szerepét hangsúlyozta ki. A gyors iteratív folyamat rengeteget segített az optimalizálásban, és biztosította a szerkezet nyomtathatóságát, stabilitását. A beágyazott funkciókat, például a nagyvárosi vertikális mezőgazdaságban is hasznosítható öntöző- és szárítórendszert külön kiemelte.

A HP (Hewlett-Packard) jelentősége felbecsülhetetlen a 3D nyomtatásban – speciális Multi Jet Fusion technológiájával forradalmasította a területet, a fémnyomtatásban szintén fontos szereplő, a cég a világ szinte minden részén jelen van.

Az eredmények azért is bámulatosak, mert a hagyományos, 2D nyomtatás meghatározó nagyvállalataként nem siette el színrelépését a 3DP világában. Majdnem minden ezirányú fejlesztésük a klasszikus tárgykészítő ipari és más módszerekkel kivitelezhetetlen objektumokat (is) előállító korszakos Multi Jet Fusion megoldásuk köré épül.

Legújabb létesítményük, a kb. 14 ezer négyzetméter területű barcelonai Digitális Gyártás Kiválósági Központ három focipálya nagyságú, ahol kutatók, fejlesztők végezhetik munkájukat, dolgozhatnak a jövő újdonságain, a HP műanyag- és fémalapú rendszerein, anyagokon, fémgyártáson, találkozhatnak partnereikkel és fogyasztókkal, és vitathatják meg a negyedik ipari forradalom éppen aktuális vívmányait.

A projekteken többszáz szakértő dolgozhat, munkájuk a rendszertervezéstől az adattudományig, a szoftverfejlesztéstől a nyomtatóalkalmazásokig, szinte minden 3DP-vel kapcsolatos témára, területre és határterületre kiterjed.

A HP a tervezői ciklus felgyorsítását, új termékeket, magasabb szintű fenntarthatóságot, hatékonyabb ellátási láncokat, és mindezek, valamint az együttműködés és az alkotótevékenység promótálását várja a kiválósági központtól.

A nagyvállalat számít több együttműködés (BASF, GKN Metallurgy, Siemens, Volkswagen) folytatására, és a 3DP, a digitális gyártás ezen együttműködések általi folyamatos megújítására. A cég egyik legnagyobb k+f létesítményeként, bíznak benne, hogy az új központ az eddigiek (Corvallis – Oregon, Palo Alto – Kalifornia, Vancouver, Szingapúr) munkáját is segíteni fogja.

Magát a központot a környezetbarát és a fenntartható fejlődés elvei alapján építették fel.

A Rolls-Royce nemcsak folytatja a 3D nyomtatótechnológiák alkalmazását, hanem bővíti is az alkalmazott megoldások körét. Ezúttal az ipari additív gyártás egyik főszereplőjétől, a többek között többlézeres gépeket fejlesztő német SLM-től szerzett be négyet a piacon 2013 óta jelenlévő SLM 500 printerből.

Az autógyártó most nem szárazföldi járműveire, hanem repülő-alkatrészek előállítására gondolt. Kevésbé köztudott, de a Rolls-Royce ezen a területen is minőségi munkákat végez.

Az SLM 500, a cég legismertebb terméke nagyvolumenű folyamatokra a legalkalmasabb. Az anyagellátás automatizált, a működtetőnek minimálisan kell csak beavatkoznia a precíziós nyomtatásba.

Légjármű-ipari darabok előállításánál biztonsági okok és persze a hitelesítés miatt más területeknél is jobban kell ügyelni a pontosságra, amihez különleges gépek kellenek.

„A Rolls-Royce nagyon jó munkát végez a fejlett additív gyártásban. Megközelítésük naprakész, szakértői csapatuk döbbenetesen komplex 3DP megoldásokon dolgozik. A nyomatok szigorú légjármű-ipari tanúsítványának kiadását biztosító technikai megoldásokon dolgozunk, és a Rolls-Royce-nak minőségi gépeket beszállító partnerre van szüksége” – jelentette ki Meddah Hadjar, az SLM Solutions Group AG ügyvezető igazgatója.

A minőségi elvárások mellett természetesen a termelékenység is nagyon fontos szempont. A négy új géppel és a belső gázáramlás kontrolljával biztosított a folyamatos munka, a tökéletesen ellenőrzött munkakörnyezet.

„Nagyon örülünk az együttműködésnek, és hogy használhatjuk az SLM printereit. Egylézeres gépekkel szerzett tapasztalataink többlézeres nyomtatókon való hasznosításához szükségünk van az azokat szolgáltató céggel való szoros együttműködésre” – nyilatkozta a Rolls-Royce additívgyártás-részlegét vezető Neil Mantle.

A legendás autógyártó az SLM Solutions bétafogyasztói programjának egyik partnere. A program keretében új gépalkatrészeket, kiegészítőket fejlesztenek.