FREEDEE BLOG

A legnagyobb repülőgépgyártók, az Airbus és a Boeing évek óta használja – nem csak prototípuskészítésre, hanem alkatrészek gyártására is – a 3D nyomtatótechnológiát.

Az Air New Zealand légitársaság ugyan már két éve bekapcsolódott, de most az Arcam elektronsugaras olvasztásával (electron beam melting, EBM) dolgozó aucklandi Zenith Tecnicával összeállva fém-alkatrészek és eszközök printelésébe kezd. Az EBM-mel fémporok együttes megolvasztásával alakíthatók ki hagyományos gyártótechnológiákkal megvalósíthatatlan formák, alakzatok.

A légitársaság 2016 óta használja a 3DP-t. Eleinte egyszerű műanyagdarabokat, majd az ST Engineering Aerospace-szel fejlettebb tárgyakat printeltek. Elmondták, hogy elkötelezettek az újításokkal kapcsolatban, és különösen az új anyagokkal történő nyomtatásban látnak fantáziát.

A Zenith Tecnica műholdakhoz, Forma-1 versenyautókhoz és jachtokhoz printel részeket. Az együttműködéstől a fejlesztési idő és a költségek csökkenését várják.

„A projekt remek alkalom, hogy bemutassuk a nyomtatott titánrészek erejét, sokoldalúságát és hasznosságát, hogy mennyire jók légi ipari alkalmazásokhoz” – nyilatkozta Martyn Newby, a Zenith ügyvezető igazgatója.

„Fantasztikus, hogy együttműködhetünk a helyi Zenith Tecnicával és a globális GE Additive-val. Közben persze tanulhatunk is. Egyelőre a közös munka kezdeténél járunk, eddig egy business kabin fémkeretének prototípusát printeltük ki. A technológia tökéletes új ötletek és elképzelések tesztelésére” – mondta Bruce Parton, a légitársaság egyik vezetője, és hozzátette, hogy szellőzőkön is dolgoznak.

A légitársaság az Aucklandi Egyetemmel, a wellingtoni Victoria Egyetemmel és más technológiai cégekkel közösen új gyártófolyamatokkal is próbálkozik, például 3D lézerszkennerrel hoznak létre alkatrészeket, terveznek eszközöket, modelleznek belső tereket.

„A repülőbelsők több tízezer részből állnak, és a pehelykönnyű részek kívánság szerinti nyomtatásával kevesebbre van szükségünk, ami értelemszerűen komoly anyagi előny a hagyományos gyártómódszerekkel szemben” – összegez Patton.

A kívánság szerinti (on demand) digitális gyártószolgáltatásokat nyújtó brit 3DCompare a B2B Piactér Platform és a CRM & CMS gyártóeszközökhöz szolgáltatásai mellett, azokat kiegészítve, új instant árazóeszközt mutatott be és indított el.

A cég tevékenysége alapvetően egy 3D nyomtatószolgáltatásokat összehasonlító platformra összpontosul, ahol a userek nemcsak szolgáltatásokat, hanem anyagokat is összevetnek egymással.

„Az elmúlt néhány hónapban partnereink visszajelzéseit meghallgatva, sokat javítottunk rajta, hogy még inkább eleget tegyünk a kívánság szerinti gyártásban érintett ügyfelek szükségleteinek” – nyilatkozta Alex Ziff ügyvezető igazgató.

A platform a 3DP szolgáltatók globális hálózatához ad hozzáférést, és a „legjobb árakat” ígéri.

A 3DP egyik legnagyobb online adatbázisában szelektív lézeres szinterezéshez (SLS) és fémprinteléshez használható nyomtatószálak, műgyanták, porok és más anyagok, például kerámiák is találhatók. A felhasználók bővíthetik a gyűjteményt, összehasonlító műszertáblán figyelhetik a specifikációk mérését. A gyártók és eladók listáján közvetlen linken keresztül tekinthetik meg boltjaikat, összevethetik más termékkínálatokkal, és természetesen vásárolhatnak is.

Az új Fehércímkés Azonnali Árazóeszközt (IPT) elsősorban a kívánság szerinti vagy kisszériás gyártásról informálódó gyártóknak szánják, az adatokat 3DP szolgáltatóirodákon keresztül bocsátják rendelkezésükre.

Ingyenes kezdőcsomagot kínálnak, és a különféle vállalkozások, illetve hobbisták szükségleteit egyaránt kielégítő IPT-t használva, partnereik egyrészt növelhetik bevételeiket, másrészt gyorsabban megtalálják, amit keresnek, legyen szó az Etsy boltjairól, vagy a hídépítészetről.

Ziff elmondta, hogy azért volt szükség az olcsó, de csúcskategóriás eszközre, mert egyszerűen hiányzott a piaci kínálatból.

Az IPT az ügyfelek honlapjába integrálható, és bármelyik használatban lévő ügyfélkapcsolat-kezelő (CRM) szoftverrel is összekapcsolható.

A Gartner Fokvárosban készült augusztusi beszámolója szerint két technológia jutott el a Hype görbe végső fázisába (és válik hamarosan fősodorrá): a mobil pénz és a 3DP szolgáltatóirodák.

A változások különösen Afrikát érintik. A kontinensen kilenc technológia körül már lecsendesedett a hirtelen hype, megmaradtak, és a „piaci megvilágosodás” után a görbe utolsó fázisába, a termelékenység állapotába lépnek, azaz rövid időn belül a hétköznapok részei lesznek.

„A helyi célközönség 20-50 százalékának elérésével, a 3DP szolgáltatóirodák Afrikában a korai mainstreamnél tartanak” – nyilatkozta William Hahn vezető kutatáselemző.

A 3DP szolgáltatóirodák azért juthattak el eddig, mert ma már eszközök és késztermékek nyomtatására is képesek. Afrikai fogyasztók így jutnak hozzá részek máskülönben pénz- és időigényes helyettesítéséhez. A technológiát tesztelhetik, a tesztek alapján meg is indokolhatják az esetleges otthoni 3D printer beruházást.

A gyártás és termékek, tárgyak helyben történő előállítása komoly előny Afrika számára. Nem kell utazni értük, nem kell a közismerten problémás és lassú szállítással foglalkozni, magas vámokat sem kell fizetni, és a határon való torlódás miatt sem kell bosszankodni. Kispénzű személyek is akkor és nem hónapokkal később juthatnak az óhajtott darabhoz, amikor valóban szükségük van rá.

Az afrikai mezőgazdaság helyzetéről tavaly készült beszámoló kiemeli, hogy a kontinense Szaharáról délre eső részén a GDP közel 50 százalékát generálja. Annak ellenére így van, hogy – általában – kifejezetten munkaintenzív folyamatokról van szó. A 3D nyomtatás segíthet: helyben megoldja alkatrészek cseréjét, miközben egyes tevékenységek automatizálásával könnyebbé válik a munka.

Tanzániától Dél-Afrikáig, az egészségügytől a mezőgazdaságig az utóbbi években Afrika több részén indultak 3DP projektek, például az Airbus és a Boeing alkatrészek tömeges gyártásáról tárgyal a dél-afrikai Aeroswifttel.

A Siemens a 3D nyomtatás lehetőségeivel élő és azokat innovatív megoldásokkal bővítő óriásvállalatok egyike.  

Legutoljára az SGT-A05 különleges gázturbinához printeltek környezetbarát égési teret, egy előkeverő alkatrészt. A nyomat egyediségét a cég által fejlesztett nikkelalapú szuperötvözet, illetve a száraz, alacsony károsanyag-kibocsátó (dry low emission, DLE) technológia adja.

A DLE előkeverő tesztjei során kiderült, hogy valóban jelentősen csökkenti a szénmonoxid-kibocsátást. A teszteket a Siemens svédországi additívgyártás-központjában végezték.

„Újabb remek példa arra, hogy az additív gyártás forradalmasítja az iparágat, mérhető előnyöket kínál, és valódi értékeket teremt” – nyilatkozta Vladimir Navrotsky, a cég egyik főmérnöke.

A gyártás hét hónapig tartott… sokkal hamarabb végeztek vele, mintha hagyományos módszert alkalmaztak volna. Egy ilyen bonyolult komponens kb. 20 részből állna, plusz az öntés és az összeszerelés is sokáig tart. 3D nyomtatással viszont mindössze két részből megoldották, és kb. 70 százalékkal csökkentették a ráfordított időt.

A nagy terhelésű és magas hőmérsékletű környezetekben a DLE előkeverő kifejezetten jól végezte feladatát: átment rajta az üzemanyag, csökkent a szénmonoxid-kibocsátás, és a teljes kapacitást mérhetetlen pluszégéssel és zajjal érte el.

Úgy tűnik: valóban hatékonyan működik.

3D nyomtatással az előkeverő geometriája is jobban sikerült, mintha klasszikus megoldással alakították volna ki. Ez egyben az üzemanyag és a levegő jobb keveredését is eredményezi.

Navrotsky szerint a 3DP a tervezést, a gyártást és a karbantartást egyaránt rugalmasabbá teszi.

A Siemens közölte: 120-nál több motor használja sikeresen a károsanyag-kibocsátást redukáló DLE technológiát.

Az évek óta zajló mesterségesintelligencia-forradalom egyre inkább befolyásolja a 3D nyomtatás fejlődését. Persze ne emberfeletti értelemmel rendelkező gépekre, hanem hatalmas adatmennyiségből folyamatosan tanuló, a tanultakat egy adott problémára alkalmazó algoritmusokra, programokra gondoljunk.

A Kansasi Állami Egyetem Ipari és Gyártórendszer Tervezés Tanszéke (IMSE) a 3DP egyik problémájára megoldást kínáló MI-rendszert fejlesztett. A gyártásminőséget monitorozó, a részeket valósidőben ellenőrző, majd hitelesítő rendszerbe felügyelt gépitanulás-algoritmust, kamerát, képfeldolgozó szoftvert integráltak.

Nyomtatott részeket hagyományosan printelés után ellenőriznek, így a hibákat is akkor veszik észre. Minősítésük – különösen 3D fémnyomtatásnál – hosszú folyamat, és általában hátráltatja a gyártót a termék piacra kerülésében.

Az új rendszer viszont lépésről lépésre figyel mindent, amellyel idő és pénz egyaránt megtakarítható, azaz hatékonyabbá teszi a gyártást.

A kutatók egy LulzBot Mini 3D printerrel tesztelték fejlesztésüket. A gép hibátlanul kinyomtatott pár részt, kritikus szakaszokban – amikor a nyomat geometriája markánsan megváltozik –pedig nem okozott problémát a folyamat leállítása. Több szakaszból álló komplex tárgyak nyomtatásánál szintén nem, ráadásul pontosan ilyenkor a legideálisabb minőség-ellenőrzőpontokat beiktatni.

A nyomtatófolyamat részeinek azonosítására, kiértékelésére háromlépéses minőség-monitoring rendszert javasoltak: először a geometriához dolgoztak ki ellenőrzőpontokat, aztán a kamerával minden egyes ponton képeket készítettek a félig kész nyomatról, végül pedig a rendszer képfeldolgozással és gépi tanulással automatikusan elvégezte a minősítést.

A módszerrel kimutathatók a nyomtatóanyag kifogyása és a nem programozott leállások miatti geometriai hibák. A rendszer azonban így sem tökéletes, mert a kamera csak felülnézetből fotóz, és a függőleges tengely melletti hibák észrevétlenek maradnak. A kutatók le is vonták a következtetéseket, és hamarosan oldalkamerákat integrálnak a rendszerbe.

Többkamerás megoldással valószínűleg szinte minden hiba észlelhető lesz.

Tehát a mesterséges intelligencia javít a nyomatok minőségén, hozzájárul az idő- és költséghatékonyabb 3D nyomtatáshoz.

A medicinán belül a fogászat a 3D nyomtatás egyik legdinamikusabban fejlődő alkalmazási területe. Egyre többen jönnek rá a technológia előnyeire, hagyományosabb módszerekkel drágábban megvalósítható vagy kivitelezhetetlen lehetőségeire.

Időt és pénzt takarítanak meg vele.

Ma már több cég gyárt fogászati célokra is alkalmas 3D nyomtatókat, a Formlabs Form 2 printere a legismertebb gép a piacon (Magyarországon a FreeDee forgalmazza).

A 3D Systems Figure 4 megoldásával minden eddiginél gyorsabban és pontosabban készíthetők koronák, szabályozók és más termékek. Philip Schultz, a cég egyik alelnöke szerint a „3D nyomtatás következő nagy lépéséről” van szó.

„Azonnal megoldást nyújt az eszközalapú termoplasztikus gyártásra. Fejlett új 3D printerek már úgy viselkednek, mint más gyártóeszközök, hosszabb gyártási szakaszokkal, ismétlődő műveletekkel. A digitális tervezés akár órákra csökkenthet korábban napokig, hetekig tartó folyamatokat. A technológia ugyan nem helyettesíti a fröccsöntés-alapú tömegtermelést, viszont azonnalivá teszi a gyártást, és az elkészült részek nagyon hamar kicserélhetők” – magyarázza.

A Figure 4 technológiával megvalósítható digitális öntéssel akár az óránkénti 100 milliméter elérhető, a termék esztétikailag, funkcióban, költségben és tartósságban egyaránt versenghet fröccsöntéssel készült darabokkal, csak tudni kell, hogy mikor melyik technológiát használjuk.

Mivel kisszériás és személyre szabott termékekre van igény, a fogászatnak különösen hasznos a Figure 4 alapú digitális öntés. A 3D Systems még a nyáron bevezeti a Figure 4 technológiát és fogászati anyagait kombináló NextDent 5100 printerét. A dentális készülékek és öntvények gyártására tervezett rendszer 30 féle, változatos színű fogászati anyaggal kompatibilis.

Sokak szerint az ágazat a legjobb példa arra, hogy a 3D nyomtatás sikeresen verseng a fröccsöntéssel. Versengés helyett azonban inkább egymás kiegészítéséről van szó, bár pont ezen a területen, különösen egyik-másik alkalmazásban tényleg háttérbe szoríthatja. Az ok: fröccsöntéssel soha meg nem valósított magas szintű személyre szabás, például több egyedi darab egy nyomtatásban történő kivitelezésére is lehetséges.

A kiváló minőségű polimerek egyik brit gyártója, a harmincéves szakmai tapasztalattal rendelkező Victrex újabb anyagokat tervezett.

A cég 2016 óta egy, az Airbust, az EOS-t, az E3D Online-t, felsőoktatási részről az Exeter Egyetem additív gyártóközpontját soraiban tudó, az Egyesült Királyság Kutatás és Innováció szervezete által támogatott konzorcium vezetője.

Az egyik új anyag a szelektív lézeres szinterezésnél (SLS) nem használt porok újrahasznosításával készül, míg az FFF/FDM technológiához a mostani PAEK (poliaril-éter-keton) anyagoknál erősebbet gyárt. A PEEK (poliéter-éter-keton) és PEKK (poliéter-keton-keton) rokon PAEK az egyik legtöbbet használt matéria a magas hőmérsékleten is működő hőre lágyuló műanyagok közül.

A konzorcium a PAEK anyagok jobb nyomtathatóságát, olcsóbb árakat és a szélesebb körű hozzáférést tűzte ki célként. A közös projekt idén augusztusban zárult, de a k+f tevékenység folytatódik.

PAEK, PEEK, PEKK anyagokat más cégek is használnak, az Oxford Performance Materials (OPM) termékeit például a Boeing, míg a sanghaji INTAMSYS nagyon magas hőmérsékleten is jól működő nyomtatószálakat tervez kidolgozni desktop printerekhez.

Hátráltató tényező, hogy mivel a mostani PAEK-ek nagy részét fröccsöntésre fejlesztik, 3D nyomtatásra ezek közvetlenül nem használhatók. Más részük viszont igen.

Az SLS-ben gyakran marad meg PAEK por, a rokon PEEK-ből készült nyomtatószálak viszont a Z tengely mentén gyakran veszítenek erejükből FFF/FDM nyomtatás közben.

A Victrex legfrissebb kutatásfejlesztései ezeket a problémákat igyekeznek orvosolni, és speciális gyártóalkalmazásokhoz kidolgozni anyagokat. A cég új SLS pora stabilabb a régebbieknél, javul a nem szinterezett porok újrahasznosítási átlaga, szinterezésnél pedig ugyanúgy megtartják az óhajtott tulajdonságokat, mint a régebbiek.

Az összes nem szinterezett PAEK újrahasznosítása a cél. Komoly kihívás, mert általában 40 százalék kárba vész, amelyekkel aztán már semmit nem lehet kezdeni.

A PAEK FFF/FDM szálak mechanikai és nyomtathatósági tulajdonságait javították, és kiderült: a többi PEEK matériával összevetve, valóban jobban teljesítenek.

A Victrex a főként díjnyertes nyomtatótechnológiájáról ismert E3D Online-nal közösen fejlesztett „enyhén módosított konzumer” desktop FFF/FDM gépekhez.

3D nyomtatást vagy speciális változatát, bionyomtatást ma már gyakran használnak implantátumokhoz (beültetésekhez). Leggyakoribbak a különféle műkezek, de az emberi szervezetbe kerülők közül is több részben vagy egészben additív technológiával készül.

A New York Egyetem (NYU) Orvosi Iskolájának és Fogorvosi Fakultásának kutatói kerámiával kísérleteztek, és az egérbe, valamint nyúlba ültetett eszköz jól működött, beteljesítette rendeltetését, megindította a csontnövekedést. Következő lépésként technológiájukat nagyobb állatokon próbálhatják ki, de az emberekkel végzett klinikai tesztekre még néhány évet várni kell.

A beültetés állványszerű szerkezet, amely az új csont képződésével fokozatosan felszívódott az állat szervezetében. Az egérnél koponyacsont-, a nyúlnál lábcsont-torzulást igyekeztek meggyógyítani, és tíz hónappal az implantáció után a szerkezet kb. 77 százaléka szívódott fel.

Az új csont belenőtt az állvány rácsszerű szerkezeti támasztórészébe, amely aztán fel is bomlott. A kutatók szerint a technológia nem gyógyuló csontrendellenességekre lehet majd megoldás.

„Nyomtatott állványunk azért a legjobb fejlesztésben lévő implantátum, mert a valódi csont regenerálódását teszi lehetővé. Legújabb eredményeinkkel közelebb kerültünk a klinikai tesztekhez, születésük óta koponyacsont-rendellenességgel élő gyerekek vagy háborús veteránok deformált végtagjainak potenciális beültetésekkel történő meggyógyításához” – nyilatkozta a kutatást vezető Paulo Coelho biomedikális mérnök.

Coelho szerint más szintén kísérleti és rugalmas műanyag-beültetésekkel összehasonlítva, a nyomtatott kerámiaimplantátum nagyon hasonlít a valódi csont formájához és felépítéséhez. Komoly különbség közöttük, hogy a műanyagnak nincs akkora gyógyító ereje, mint az újonnan fejlesztett kerámiaállványnak.

Az eszköz a természetes csontot képző anyagokból, foszforsav kalciummal alkotott vegyületéből, béta trikalcium-foszfátból készült, ezért szívódhat fel a testben.

CT-szkenek kimutatták, hogy a vegyületnek szinte semmi nyoma nem maradt, az állatok tömegét mérve pedig kiderült, hogy az azonos tömegű implantátumok ugyanolyan masszívak, mint az eredeti sértetlen csontok voltak.

A 40 éve technológiaváltásokba invesztáló, a robotika, a gépi tanulás és az összekapcsolt eszközök mellett ma már a digitális gyártásra is igencsak odafigyelő kockázati tőkés New Enterprise Associates (NEA) 15 millió dollárt fektetett a 2011-ben alapított Formlabsba, amellyel a 3DP specialista sommerville-i (Massachusetts állam) technológiai startup elérte az 1 milliárd dollár értéket, azaz elképesztő növekedést produkálva, unikornissá vált. (Sommerville az MIT-nak és a Harvard Egyetemnek otthont adó – Bostonnal határos – Cambridge mellett található.)

Ez az év egymást követően az ötödik közel 100 százalékos növekedést produkáló esztendő. Közben a Formlabs a sztereolitográfia (SLA) alapú nyomtatók világviszonylatban is elsőszámú értékesítőjévé vált, 500-nál több alkalmazottal Észak-Amerikában, Európában és Ázsiában.

A cég Jeff Immelt érkezését is bejelentette, a GE korábbi elnöke az igazgatótanács tagja lesz.

„Nagyon örülünk, hogy Jeff csatlakozott az igazgatótanácshoz. A fejlett gyártótechnológiák különböző iparágakban történő alkalmazása, fejlesztése tette különlegessé a GE-nél betöltött szerepét. Mély szakértelme felbecsülhetetlen érték lesz számunkra. Jeff kinevezésével és a NEA befektetésével a Formlabs jó eséllyel folytatni fogja a globális növekedést, és több termékvonallal a terjeszkedést” – jelentette ki elégedetten a társalapító-vezérigazgató Max Lobovsky.

„Izgatottan várom a munkát a cég fejlődésének ebben a kulcsfontosságú időszakában. Max és a többiek döbbenetes fejlődést produkáltak, a legjobb technológiával iparágak széles skáláját fedik le. 2011 óta lekörözték versenytársaikat, a 3DP egyik vezető vállalatává nőtték ki magukat. Várom a következő fázist, amelyben felgyorsítjuk a technológia elfogadását, és folytatjuk a fejlesztéseket” – nyilatkozta Immelt.

„Amióta printereiket az egyéni felhasználás mellett vállalati szinten is egyre nagyobb mértékben alkalmazzák, közelről figyeljük és követjük a Formlabs tevékenységét. Jelenleg sokféle polimeralapú végtermék gyártásában játszanak meghatározó szerepet. Örülünk, hogy egy új korba, a tömeges méretű egyénre szabást lehetővé tevő világba lépve támogathatjuk ezt a nagyszerű vállalatot” – mondta a NEA-partner és a Formlabs-befektetést levezénylő Dayna Grayson.

A Formlabs termékeit a FreeDee forgalmazza Magyarországon.

A 3D nyomtatás egyik legnagyobb kihívása színgazdag printek kivitelezése, a színrészletek, árnyalatok megvalósítása. Több nyomtatótechnológia, például a szelektív lézeres szinterezés (SLS) és a sztereolitográfia (SLA) nemhogy teljes színre (full-color), de közvetlen színes printelésre sem képes.

A spanyol Fotonikus Tudományok Intézetének kutatói gyors és költséghatékony módszert dolgoztak ki a probléma orvoslására.

Az SLS lézerrel szintereli (pörköli) a por alakú anyag, jellemzően nejlon vagy poliamid meghatározott részeit, így alakítva ki rétegről rétegre szilárd 3D szerkezetet.

Az utóbbi években gyakorivá vált a polimerporok szinterezését megkönnyítő fototermális érzékenyítők használata. A porokhoz az energiafogyasztást csökkentő keverékeket, úgynevezett fényérzékenyítőket, például szén nanocsöveket, feketeszenet vagy grafént adnak. Ezek az anyagok a polimereknél sokkal erősebben elnyelik a fényt, valamint hőt továbbítanak, lehetővé téve olcsóbb és alacsonyabb fogyasztású lézerek használatát.

Szénalapú fényérzékenyítőkkel azonban kizárólag fekete vagy szürke tárgyak printelhetők. Ezzel a módszerrel csak a szénalapú anyagok egyértelműen áttetsző megfelelőivel dolgozva hozhatók létre fehér vagy színes nyomatok.

A spanyol kutatók ilyen fényérzékenyítőt kerestek.

A fényt az infravöröshöz közeli tartományban erősen elnyelő, a látható fénnyel viszont csak minimálisan érintkező plazmonikus nanorészecskékből álló speciális anyagot terveztek hozzá.

A szilárd és színes nanokompozit porokhoz szilíciumdioxiddal vontak be arany nanorudakat, majd poliamid porokkal összekeverték őket. A kompozitok az ipari szabvány feketeszénnel összehasonlítva, jelentősen javítottak a fény-hő konverzió mértékén, és kiderült: szinterezhetők alacsony fogyasztású fényforrással, ráadásul fehérebb, illetve – festékkel keverve – élénkebb színű nyomatok készíthetők velük.

Ezek az anyagok olcsók és alkalmasak a nagyszériás gyártásra – hangsúlyozzák az új technológiát szabadalmaztatni szándékozó kutatók. Munkájukkal megnyílik az út a különleges nanorészecskék színes és funkcionális tárgyak nyomtatásakor történő használatához.