FREEDEE BLOG

Év végén, év elején sok elemzés születik egy-egy technológia elmúlt tizenkét hónapban elért eredményeiről, fejlődéséről. A 3D nyomtatás 2018-as állapotáról (többek között) az egyik legnagyobb szakmai portál, a 3D Printing Industry számolt be.

Mivel az additív gyártásban nincs egységes mérték a növekedés vagy a fejlődés számszerűsítésére, legkézenfekvőbb megoldás a trendek és a rendelkezésre álló adatok tanulmányozása, majd a megfelelő következtetések levonása, esetleg a közeljövő felvázolása.

2018-ban hardver-, tervezőszoftver- és nyomtatóanyag-szinten egyaránt több fontos bejelentést tettek, és a bejelentésekből elég egyértelművé válik, melyek voltak a mögöttünk hagyott év legfontosabb témái.

Szoftverfronton egyre nagyobb figyelemben részesül a generatív tervezés. A nagy tervezőcégek komoly összegeket fektetnek additív megoldásokat célzó tervekbe.

Mainstreammé vált a nagyteljesítményű termoplasztikus anyagok szálhúzásos és szelektív lézeres szinterező technológiával történő felhasználása. Nagy vegyipari cégek 3DP vállalatok partnereként gyakran vesznek részt fejlesztésekben, de egyre több startupot is felvásárolnak.

A 2018-as 22 akvizíció előrelépés a 2017-es 17-hez képest. Elsősorban 3DP szolgáltatásokat nyújtó, másodsorban technológia-specifikus megoldásokat kínáló vállalatokat vásároltak fel.    

A professzionális desktop printerek piacát a méretzsugorodás mellett a kompetitív árak jellemzik. Az 5 és 50 ezer dollár közötti gépek teljesítménye és funkciói sokszor hasonlóak vagy azonosak a 150 ezer dollár körüli ipari nyomtatókéval. Számos fémnyomtatás-folyamatot és printert is bejelentettek, megjelenésük 2019 végén várható, miközben 2017-tel összehasonlítva, nőtt a kockázati tőke-befektetés.

2018-ban már érzékelhető volt néhány 2019-es trend: javulnak a 3DP folyamatokat szimuláló szoftverek, automatizálódik az utófeldolgozás, szélesedik az anyagpaletta.

Az építészet a 3D nyomtatás leglátványosabb és legnagyobb médiafigyelemmel kísért alkalmazásainak egyike. A szaksajtó lassan már hetente cikkezik egy-egy újabb csodáról.

Az épületnyomtatás 2018-ban gyorsult be ennyire.

Évzáróként Szaúd-Arábiában printeltek egy házat, és a munkafolyamat mindössze két napig tartott. A sivatagi királyság sem akart lemaradni, ami egyáltalán nem meglepő, mert 2020-ig a lakossági ingatlantulajdon 60, 2030-ig pedig 70 százalékának elérése a cél.

Mivel 3D nyomtatás esetén az építkezési költségek sokkal alacsonyabbak, így a printelt házakkal az ingatlantulajdon növekedése várható. A technológia azért olcsóbb, mert kevesebb időre és emberi munkára van szükség hozzá.

A házat a régióban már dubai tapasztalatokkal rendelkező holland CyBe cég nyomtatta Rijadban, a Lakhatási Minisztérium birtokán, nem messze a Khalid Király Nemzetközi Repülőtértől. Az épület betonból készült, és a szaúdi illetékesek hangsúlyozzák, hogy a Vision 2030 stratégia kivitelezhetetlen a 3D nyomtatás a kiterjesztett valóság (augmented reality, AR) széleskörű elterjedése nélkül.

A megvalósíthatósági tanulmányként (feasibility study) is felfogható projekt azt hivatott eldönteni, hogy otthonok építése kivitelezhető-e 3D nyomtatással. Egyben el azt is el szeretnék érni vele, hogy újabb privát szereplők, iparágak fektessenek jelentős összegeket a technológiába.

„A kísérlet felvillantja a következő évek építkezését, és a királyság szerepe, hogy modern technológiákkal segítsük az állampolgárok jólétét” – jelentette ki Majed bin Abdullah Al-Hogail lakhatási miniszter.

Az ország 3DP piacát egyelőre kvázi lehetetlen megítélni, az első becslésekből viszont kitűnik, hogy az építkezési szektor komoly szerepet játszik benne.

A Microsoft 343 Industries leányvállalata és a bionikus művégtagokat tervező-fejlesztő nonprofit floridai Limbitless Solutions bejelentette együttműködését. A partnerség keretében a legendás videojáték, a Halo témáit feldolgozó műkarokat nyomtatnak „fiatal hősöknek.”

A 2014-ben az orlandoi Közép-floridai Egyetem néhány diákja által alapított Limbitless Solutions az innovatív művégtagokat ingyen adományozza a rászoruló gyerekek családjainak. Darabjaikat hangsúlyozottan gyerekeknek szánják.

2015-brn például a Help Syria jótékonysági szervezettel összefogva az Indiegogo-n kampányolva juttattak el 75 bionikus végtagot és könyveket szíriai gyerekekhez.

2016 elején a jobb kar nélkül született Alvin Garcia Flores, kilencéves nebraskai kisfiú nem akármilyen körülmények között kapott a Limbitless Solutionstől egy nyomtatott művégtagot: a Csillagok háborúja témájú kart stílszerűen a filmsorozat jellegzetes figurái, köztük Darth Vader adták át neki. Az átadást egy országos Star Wars rajongói klub szervezte, Alvin szülei és barátai is jelen voltak.

2016 szeptemberében a New Yorki Divathéten Shaholly Ayers, a jobb kar nélkül született népszerű modell mutatta be a Limbitless Solutions bionikus karját.

Az új darabok közül 2019 elejétől válogathatnak az érdeklődők. Egyelőre kettőről van szó, és jól illenek a cég Vasember-témát is megjelenítő többi műkarjához.

Az egyik, Master Chief legendás cyborgkarja viselőjét „galaxisokat megmentő szuperhőssé” teszi. Kiegészítésként egy másik kar „többjátékos” (multiplayer) változata is elkészül. A gyerekek saját kedvenc színükkel tehetik személyessé, és akár spártai stílusú, különleges és hősies darabot is kialakíthatnak belőle.

Ezek a piacon beszerezhető többi végtagnál sokkal olcsóbban készülő karok tárgyakat fognak meg, változatos mozgásokat végeznek.

A Limbitless Solutions szerint játékokkal a gyerekek sokkal jobban alkalmazkodnak új művégtagjukhoz, és így eredményesebben ki is tudják használni a lehetőségeket. Direkt erre a célra ki is találtak szórakoztató és immerzív, azaz teljes alámerülést biztosító játékokat.

Giovanni Traverso, az MIT (Massachusetts Institute of Technology) Gépészmérnöki Karának vendégkutatója és kollégái évek óta fejlesztenek lenyelhető és a szervezetben egy ideig megmaradó kapszulákat és szenzorokat. A szerkezetekben a gyógyszerellátás, a személyre szabott orvosi kezelés, az „intelligens gyógyászat” következő állomását látják. Különösen speciális és hosszú ideig tartó betegségek, például a malária vagy az AIDS ellen lehetnek hasznosak.

Legújabb kapszulájuk 3D nyomtatással készült, és lenyelés után Y formájú szerkezetté alakul át. Az egyedi forma segít a kapszula gyomorba kerülésében. Úgy tervezték, hogy kb. egy hónapot követően az emésztőrendszeren könnyedén átmenő apró darabokra essen szét.

Addig viszont komoly feladatokat lát el. Nemcsak programozott menetrend szerint adagolja a gyógyszereket, hanem rendellenes jelenségeket, például fertőzéseket és allergiás reakciókat is felfedez, valamint a beteg okostelefonjára küld információkat. Okostelefonon kívül a páciens más beültetett, illetve magán viselt orvosi eszközeivel is képes kommunikálni.

Lehetővé teszi, hogy a beteg és orvosa „lásson” mindent, ami a szervezetben történik.

Mivel bonyolult eszköz, 3D nyomtatás nélkül nem lehetett volna kivitelezni. Például az Y forma egyik karjában lévő négy kamrában gyógyszerek tárolhatók, és megoldották, hogy azok ne egyszerre, hanem egy adott időszakon keresztül jussanak a szerkezetbe. Mivel a kapszula többanyagos (multimaterial) nyomtatásra alkalmas gépen készült, rugalmas és kemény polimert is használtak hozzá.

A kapszula a páciens gyomrát folyamatosan megfigyelő szenzorokkal is bővíthető, és az információ csak egy-két méterre, a legközelebbi feldolgozó- és továbbító-egységig jut el. A fejlesztők erre biztonsági okokból különösen ügyeltek, vigyázva, hogy a személyes és nagyon kényes adatok ne kerülhessenek illetéktelen kezekbe.

Ha a szenzorok integrációja sikeres lesz, a kapszula rengeteget segíthet fertőzésnek nagyon kitett, például kemoterápiás kezelésre járó betegeken. A fertőzést érzékelve, antibiotikumokat enged ki magából.

Az egyelőre csak sertéseken tesztelt szerkezetet jelenleg ezüstoxid elem működteti, de a kutatók tanulmányozzák a többi alternatívát is. Emberi tesztek két éven belül várhatók.

A fejlesztésben az MIT mellett helyi kórházak is részt vesznek.

Az egészségügy a 3D nyomtatás egyik leggyakrabban emlegetett alkalmazási területe. Művégtagoktól a fogászatig, több szektorban előszeretettel használják a technológiát.

Most már rákbetegségek kezelésében is próbálják. Rádióterápiás modellekkel, speciális 3D szoftverekkel stb. igyekeznek segíteni betegeken. Legutóbb Meagan Moore a Louisiana Állami Egyetem hallgatója rádióterápiás használatra printelt egészalakos embert.

A szöveteinket utánzó modellek „fantomként” ismertek az orvosi nyelvben, több évtizedes a múltjuk, és a szükséges gyógyszerdózis stb. felbecslésében segítenek. Sajnos szabványosak, pedig egy személyre szabott vagy alakítható fantommal lényegesen pontosabb a folyamat.

Szeptemberben a Pittsburgh Egyetem tudósai jobb MRI eredmények reményében nyomtattak fantomfejet. Az eddigi és a kereskedelmi forgalomban beszerezhető fantomok azonban még mindig nem egészalakosak, nincsenek végtagjaik, személyesnek pedig egyáltalán nem nevezhetők.

A 3DP rákkezelési használatának egyik legismertebb szószólója, Wayne Newhauser által segített Moore 5,1 láb (kb. 1,55 méter) magas Marie nevű női fantomjához öt valódi nőről készítettek 3D szkeneket, magát a modellt több mint 100 óráig printelték egy nagyméretű BigRep gépen. Négy részben nyomtatták, a részeket forrasztással, homokfúvással és hegesztéssel rakták össze.

Marie testében közel 140 liter víz fér el, testfalát tetőfedő szigeteléssel és folyékony latexszel erősítették meg.

Egy seattle-i rákkutató szervezetet (UW Medical Cyclotron Facility) érdekli az egészalakos fantom tesztelése. Az Egyesült Államokban öt helyen kínálnak gyors neutronterápiát, a seattle-i intézet ezek egyike. Marie-vel ezt a módszert is tesztelnék.

„Az ötlet nem teljesen az enyém. Egy TED-en megnéztem Wayne Newhauser prezentációját a 3D nyomtatás és a tudomány kapcsolatáról, és elbeszélgettünk. Nem sokkal korábban kezdtem el a 3D modellezést, és megmutattam neki a nyomataimat. A projekt Newhauser mellrák-kutatásaiból és a számítógépes modellezésből nőtt ki” – magyarázza Moore.

Mesterséges tumorokkal gyakran tesztelik specifikus ráktípusok gyógyszereit. Sajnos több probléma merül fel velük kapcsolatban: tenyésztésük hetekig eltarthat, nem alakíthatók az adott beteghez, és így csökken a kezelés hatékonysága.

Az MIT-n (Massachusetts Institute of Technology) a rákkezelést biopsziás szövetvizsgálaton szimuláló új mikrofluid eszközt nyomtattak. Előnye, hogy gyorsan (kb. egy óra alatt) elkészül, személyre szabható, hatékonyabbá teszi a kezelést. Egyetlen szem gyógyszer bevétele előtt jobban kivizsgálhatók kezelési módok.

Maga a biokompatibilis műgyantából printelt eszköz, egy chip, alig nagyobb egy pici pénzérménél, három „henger alakú kéménye” folyadékok, például immunsejtek vagy immunterápiás ágensek beadagolására, illetve a nem kívánatos légbuborékok eltávolítására alkalmas.

A műgyanta segíti a biopsziás vizsgálaton átesett szövetek hosszabb ideig tartó túlélését. Több műgyanta hónapokig elhúzódó tesztelését követően döntöttek a fogcsikorgatás káros hatásai elleni védelemre használt, az üveghez hasonlóan átlátszó, nagyon nagy felbontásban nyomtatható, a sejt túlélését vegyi anyagok kibocsátásával negatívan nem befolyásoló Pro3dureGR-10 mellett.

Mivel az eszköz olcsó és könnyen gyártható, hamar integrálható klinikák műszertárába. A rákos szövetdarabka sokáig életben tartható, és így több teszt futtatható le párhuzamosan, és könnyebb kidolgozni, majd alkalmazni az illető biológiai adottságaihoz legmegfelelőbb kezelési módot.

Az immunterápiás kezeléseket speciálisan dolgozzák ki ráksejtek felületén lévő molekuláris markerekhez. Ez a módszer segít abban, hogy a kezelés közvetlenül a rákot támadja meg, miközben jelentősen korlátozza az egészséges szövetben okozott kárt. Azonban a rák minden személynél másként jelenik meg a molekulák felületén, és így nehéz előrejelezni az illető kezelésre adott reakcióját. Az új eszköz a beteg tényleges szövetével dolgozik, és ezért tökéletes immunterápiára.

Következő lépésben a rákdarabok szimulált helyett valódi terápiára adott reakcióit vizsgálják.

A légi, vízi és szárazföldi, szabad- és kötöttpályás közlekedésben évek óta használják a 3D nyomtatást, legyen szó repülőgép-, autó-, jacht- és egyéb alkatrészekről. Egyes területeken látványos a fejlődés, a technológia mára nélkülözhetetlenné vált, máshol, például a hajózásban és a vasutaknál viszont jóval később és óvatosabban kezdtek el érdeklődni iránta.

Utóbbiakban egyelőre kivételnek számítanak a printelt részek, és ezért is örvendetes, amikor a szektor meghatározó szereplői elkezdik használni az egyértelműen a változásokat előrevetítő 3DP-t.

Változásra utaló jel az Egyesült Királyság egy vezető vonatlízingelő specialistája, az Angel Trains, az ESG Rail mérnöki konzultációs cég és a 3D nyomtatás egyik főszereplője, a Stratasys együttműködése.

A közös munka eredményeként három vonatbelső-komponenssel álltak elő eddig.

A használatra engedélyezett darabok között kartámaszt, kapaszkodó fogantyút és székek hátuljáról lehajtható asztalt találunk. Mindhármat a Stratasys FDM technológiájával, vonatközlekedésre hitelesített termoplasztikus műanyagokból nyomtatták.

Az ezekhez a darabokhoz hagyományosan használt termoplasztikus anyagok elég rossz mechanikai tulajdonságokkal rendelkeznek, tűzzel szemben sem teljesítenek jól. Ezen okok miatt ma már nem ajánlottak járműipari alkalmazásokhoz.

A nagyteljesítményű új anyagok, köztük a Stratasys PEKK-alapú Antero 800 NA-ja viszont eleget tesz a vasúti szabványoknak, és legkésőbb jövő nyárig használatban lévő vonatokon tesztelik őket.

Az együttműködés célja, hogy additív gyártással segítsenek megoldani az elavult alkatrészek problémáját, csökkentsék a raktározási költségeket, és a mai személyvonatok minél tovább működőképesek maradjanak. Mivel a nyomatok tömegtermelés helyett kisszériás gyártásban, csak az aktuális szükségletet kielégítő mennyiségben is elkészíthetők, a vasúttársaságok sokat spórolhatnak az újításokkal.

„Az együttműködés átalakíthatja a vasútipari gyártást. Büszkék vagyunk, hogy részt vehetünk benne, és reméljük, megoldásaink segítenek az iparágra jellemző technológiai korlátok felszámolásában. Bizakodunk, hogy vonataink most és a jövőben is kielégítik az utasok szükségleteit” – nyilatkozta Mark Hicks, az Angel Train műszaki igazgatója.

Csúcsot döntött a sztereolitográfia (SLA) technikával működő Phrozen Transform 3D printer Kickstarter-kampánya – a támogatásra kért 30 ezer dollár röpke három perc alatt összejött, és jelenleg (2018. december 15. koraeste) több mint 253 ezer dollárnál tartanak. A kampány 41 nap múlva zárul, de már most garantált, hogy a becélzott összeg sokszorosa gyűlik össze.

A Phrozen mögötti csapat 5 év alatt SLA printerek hat generációját fejlesztette. A Phrozen Make 2017 áprilisában zárt sikeres Kickstarter-kampányt. Óriási tapasztalat áll a tervezők mögött, és hatalmas bennük a motiváció, hogy sikeresen piacra vigyék a hatalmas munkaterülttel rendelkező 1299 dolláros gépet.

Manapság egyre több az SLA printer, hasonló jelenség megy végbe, mint korábban az FDM gépekkel.

Az FDM printerekre vonatkozó régi szabadalmak 2009-ben jártak le, és azt követően rengeteg ráolvasztásos technikával működő gép jelent meg. A második hullám az SLA nyomtatóké, a 2013 és 2015 között lejárt szabadalmakkal eltűntek a korlátok, felgyorsult a fejlesztés.

13,3 inches 4K LCD kijelzőjével, 29,2x16,5x40 centis munkaterületével jelenleg a Transform a legnagyobb fogyasztói szintű SLA 3D nyomtató. Valószínűleg ez a tény a magyarázat arra, hogy a Kickstarter-kampányon szélvészgyorsan összejött a pénz. Ha az eredeti kijelzőt két 5,5 inchesre kicserélik, a gép 76 mikronos helyett 46 mikronban nyomtatja ki szimultán ugyanazt az ultra nagyfelbontású objektumot.

Ez a képesség ékszerészeknek és fogorvosoknak jöhet különösen jól.

A kijelző-csere csak 30 másodpercig tart. A technikai paraméterek lehetővé teszik a teljes nagyméretű tárgyak 13 óra alatt történő printelését.

A printer sok más gyártó műgyantájával kompatibilis, de kifejezetten a Transformra is fejlesztenek anyagokat: Stiff, Wax Pro Castable, Tough, Semi-Clear, TR250.

„Sok felhasználónk kérdezi, hogy az SLA printerek miért nem nyomtatnak széles munkafelületen. Több nagy terv kivitelezését ez a tényező hátráltatja. A tervet részekre kell bontani, a darabokat a nyomtatás után rakják egybe. A Phrozen Transform sokat javít ezen a helyzeten” – magyarázza Ray Wu társalapító.

Úgy tűnik, valóban nem véletlenül gyűlt össze rekordsebességgel a pénz…

Több mint 220 ezer óra tesztelést követően a MakerBot bemutatta legújabb gépét, a desktop és az ipari 3D nyomtatók közti különbséget felszámolni hivatott Method-ot. A mérnökök két évig dolgoztak rajta, a Stratasys ipari technológiáit és szakértelmét igyekeztek a MakerBot gépek felhasználóbarát működtetésével, ergonómiájával összekombinálni.

A gép melegített munkaterület helyett kamraszerű fűtött munkateret használ, amellyel az összes réteg hőmérséklete és minősége kontrollálható. Az irányított tempójú hűtés eredményeként a rétegek jobban ragadnak egymáshoz, a nyomatok erősebbek.

A kettős extrudálással a Method akár kétszer gyorsabban dolgozik, mint a jelenlegi desktop rendszerek, egy átlag asztali gépnél pedig háromszor sebesebb.

A nyomtatószálban lévő anyag eredeti állapotát speciális technikával védi és óvja meg a nedvesség beszívásától, amelyhez beépített szenzorok folyamatosan figyelik a környezet páratartalmát.

A kettős extrudálás és a modellek vízben oldódó PVA anyaggal történő printelése remek felületeket eredményez, szárnyalhat a tervezői fantázia, szinte nincsenek is mértani megkötések.

Az intelligens tekercs RFID chipen keresztül közvetlenül a MakerBot Printre küld információkat az anyag típusáról, színéről és mennyiségéről (hogy mennyi van még).

A kész nyomtatott részek felugranak az építőfelületre, a gép plusz, mínusz 0,2 milliméter pontossággal nyomtat ismétlődő részeket, egyforma és hengeres függőleges rétegeket.

„A jelenlegi desktop 3D printerek DNS-e a hobbigépekből ered, és a profi szegmens sok alkalmazásához nem elegendők. Szerintünk a Method a következő lépés ahhoz, hogy szervezetek nagyléptékben használják a 3D nyomtatást. Azoknak a profiknak készült, akik azonnal hozzá akarnak férni egy ipari teljesítményt nyújtó és a tervezői ciklusokat felgyorsító géphez” – nyilatkozta Nadav Goshen igazgató.

A platformon először a PETG anyagot használják, de a paletta két új anyagkategóriával (precízió, specialitás) is bővül. Előbbibe a MakerBot Tough, a MakerBot PLA és a MakerBot PVA tartoznak. A speciális matériák „haladó” tulajdonságokkal rendelkeznek.

A szoftver 25 népszerű CAD-programmal kompatibilis, a gépen dolgozó csapatok a MakerBot felhőkezelő platformján oszthatnak meg 3D fájlokat. A beépített „fedélzeti” kamera a printelési folyamat távolról történő megfigyelését biztosítja.

A MakerBot termékeit Magyarországon a FreeDee Printing Solutions forgalmazza.

A New York állambeli Long Island székhelyű 3DP gyártó és szolgáltató S-Squared 3D Printers (SQ3D) szabadalmi oltalmat kért Autonóm Robotikus Építőrendszerére (ARCS), egy, az építkezés idejét és költségeit akár 70 százalékkal is csökkentő speciális 3D nyomtatóra.

A géppel házak, utak, hidak és kereskedelmi épületek hozhatók létre.

„Küldetésünk, hogy egyszer és mindenkorra forradalmasítsuk az építőipart. Az otthonoktól az utakig és a hidakig, az építkezés módjának újra-feltalálására törekszünk. Ez a szokatlan megközelítés és a hozzá kapcsolódó megoldások csökkentik a környezeti hatásokat, az önköltséget, életeket mentenek, sérüléseket akadályoznak meg” – áll a vállalat sajtóanyagában.

Kínától Latin-Amerikáig, az Egyesült Államoktól Dubaiig, sokfelé próbálkoznak épületnyomtatással, például ezzel a technológiával építenek fel távoli helyeken házakat. A nagyobb tervezői szabadság eredményeként az építőipari 3DP rendszerek anyagokban és munkaerőben szűkölködő területeken is képesek változatos szerkezeteket építeni. Mivel a technológia jóvoltából helyi anyagokkal dolgozhatnak, a 3DP építőipari alkalmazása fenntartható és költséghatékony.

Az SQ3D a 3D nyomtatás alapelveiből kiinduló mérnökei biztonságos, hatékony és környezetbarát, nagyléptékű projektekre optimalizált, a növekvő igényeket minden bizonnyal kielégítő rendszert fejlesztettek.

A gép 45-től közel 10 ezer négyzetméterig tud szerkezeteket printelni. A nyomatok tűznek, víznek, enyészetnek ellenállnak, és eleve úgy készülnek, hogy mostoha időjárás mellett is fennmaradjanak. Szerkezeti integritásuk annyira jó, hogy egy évszázadig minimális karbantartással is kibírják.

A mobil ARCS beüzemelése mindössze hat óra.

„Az Egyesült Államok Munkaügyi Minisztériumának Munkahelyi Biztonság és Egészségvédelem csoportja, az OSHA oktatói elismerően beszéltek a gépről, mert jelentősen csökkentheti az építkezésekhez kapcsolódó leggyakoribb sérülések számát” – közölte az SQ3D.

A cég többszáz ARCS gépből álló hálózat kiépítését tervezi. Hamarosan bejelentik, hogy a közeljövő melyik építkezési projektjeiben fogják használni – az SQ3D elmondása alapján többen.

„Humanitárius célunk, hogy a legelesettebbeknek teremtsünk otthonokat. Harmadik világbeli országokban akár ezer dollárért is fel lehet építeni egy 45 négyzetméteres házat, amely hurrikánoknak, tornádóknak és más természeti katasztrófáknak is ellenáll” – állítja a vállalat.