FREEDEE BLOG

A fémnyomtatásról ismert a németországi Aaachenben működő francia AddUp várhatóan hamarosan bevezeti a fröccsöntésre optimalizált Printdur HCT szerszámacélt.

Az anyag mindennel rendelkezik, ami kell a fröccsöntéshez: ellenáll a korróziónak, kemény és kopásálló. Bírja a magas hőmérsékletet, és mivel a gyártásnál nem használnak nikkelt és kobaltot, környezetbarátnak számít, legalábbis nem okoz szignifikáns károkat.

A Printdur HCT-t a speciális acéltermékek egyik világvezető gyártója, a Swiss Steel Group (Svájci Acélcsoport) állította elő a hagyományos szerszámacél-szabvány alapján. Ezt a szabványt egyébként az additív gyártásra találták ki, különös tekintettel az olyan porágyas fúziós gépekre, mint az AddUp FormUp 350 rendszere.

A szigorú belső gyártás-készenlét szintű protokollok szellemében az AddUp mérnökei akár ötven százalékkal, repedések nélkül és rendkívül alacsony porozitás mellett is növelhetik a gyártás tempóját. Számszerűsítve: a hagyományos anyaghoz képest 99,90 százalékos az anyagsűrűség.

Mindezek mellett a felületek kiváló minőségben, füstmaradékok nélkül dolgozhatók ki. Az anyagot a fröccsöntés elvárásait maximálisan figyelembe véve hozták létre és a megfelelő hűtőcsatornákat használva a gyártási ciklus masszívan, kétszámjegyű mértékben csökkenthető. A belső hűtőcsatornáknak a többsége teljesen jó minőségben, tartószerkezetek nélkül, optimalizálva építhető ki.

Az anyagfejlesztéshez hasznosították a svájci vállalat több évtizedes atomizáló tapasztalatát, amely mindig jól jön additív gyártásra szánt új anyagok tervezéséhez. A Printdur HCT esetében a fémek additív gyártásának előnyeinek kihasználásával, sikerült a legjobb anyagtulajdonságokat megvalósítani.

A korábban a beszédes MeaTech néven ismert, ma szintén beszédes nevű Steakholder Foods a 3D nyomtatással készülő élelmiszerek egyik élharcosa. A gasztronómiát a közeli jövőben forradalmasíthatja a technológia, és az izraeli vállalat a maga részéről mindent meg is tesz érte.

A fenntartható fejlődéssel, környezetvédelemmel párhuzamos tendencia lényege, hogy növényi eredetű, vagy állatok megölése (és fájdalom) nélkül állatból kinyert anyagokból készülnek húspótló ételek. Nyomtattak már marhasteakhez, tonhalhoz hasonló ízű ételeket, a legfrissebb nóvum pedig a garnélarák (a legkisebb ehető rákfajta).

A Steakholder Foods ugyanis elsőként a világon növényi alapú rákocskákat printelt. A tengerigyümölcs-hasonmás a jól ismert állat eredeti textúrájának és ízének pontos utánzásával készült.

A fogást a vállalat saját fejlesztésű Droplet gépén nyomtatták. A gépet eleve halak és más tengeri élőlények (tehát a helyettesítőik) printelésére találták ki. A kivitelezéshez a garnélarák ízét imitáló tintát használtak. A tintát szintén s vállalatnál dolgozták ki.

A rákkal tovább bővült a Steakholder Foods portfoliója. Ezek a termékek vagy növényi eredetűek, vagy növényi és tenyésztett organizmusok hibridjei. Szakemberek a méretezésükön (skálázáson) dolgoznak gőzerővel, hogy minél szélesebb rétegek számára tegyék elérhetővé, megfizethetővé.

Fontos területről van szó – a garnélapiac évente több mint hatvanmilliárd dollár bevételt generál, és a tendencia pozitív, jó ideje tart, és hosszú évekig eltarthat még a (folyamatos) növekedés. 2023-ban 7,6 millió tonna garnélát halásztak, és a Steakholder Foods mindenképpen eleget akar tenni az igényeknek. Előbb-utóbb nemcsak kiváló minőséget garantálnak, hanem egyre nagyobb mennyiséget is. A gyártásra persze nagyon oda kell figyelniük, hogy valóban komoly alternatívát jelentsenek.

Januárban nem ez volt az első bejelentésük, nyomtatóik eladására is komolyan számítanak. Úgy érzik, eljött az idő.

Az. angliai Longhborough Egyetem kutatói alsó végtagi protézis-foglalatokon dolgozva állítják, hogy hamarosan a világtól elzárt, nehezen megközelíthető helyeken, akár a felhasználó otthonában is előállíthatók lesznek a 3D nyomtatásnak köszönhetően ilyen protézisek. A tervezéstől a gyártásig tartó, teljesen digitális, komplex munkafolyamatot dolgoztak ki rá.

Munkájuk forradalmasíthatja a zokniszerű foglalatok gyártását. Azért számít forradalminak, mert lehetővé teszi ezeknek a protéziseknek a kórházakon kívüli előállítását.

Hagyományosan sokáig, három-hat hétig tart az egész folyamat. A végtagról gipszmintát vesznek, az szolgál formaként a foglalat elkészítéséhez. Kórházba kell járni hozzá, rendkívül munkaigényes, komoly szaktudást megkövetelő, gyakran csak próba-hiba módszerrel tesztelhető tevékenység.

Az így készülő foglalatok inkább műalkotások, semmint orvosi eszközök, és ha nem passzolnak tökéletesen bőr- és egyensúly-problémákat okoznak. A folyamatot többször, felnőtteknél általában három-hat hónap gyakorisággal, gyerekeknél pedig még sűrűbben meg kell ismételni, mert a foglalatok, mint a zoknik, hamar elhasználódnak.

Az új módszerhez több technológiát és egyedi kódolást használnak, hogy a foglalat teljes digitális folyamat eredményeként készüljön el. A végtagról 3D szkennerrel készítenek felvételt, CAD-szoftverrel személyre szabott profilt generálnak, amelyet 3D printerre küldenek és jöhet is a nyomtatás.

A végeredmény teljes egészében az adott személyre passzoló, tényleg neki készült darab. Akár nyolc óra leforgása alatt is elkészülhet, azaz drasztikus rövidülés a hagyományos munkafolyamathoz képest.

Mivel a digitális szkennelés és a 3D nyomtatás bárhol kivitelezhető, messzi és nehezen megközelíthető helyeken élőknek, az egészségügyi szolgáltatásokban korlátozott országoknak is módjukban fog állni kórház nélkül gyártani ilyen protéziseket. Egyszerű desktop 3D nyomtató és sima 3D szkenner elég hozzá, kérdés, hogy mennyire engedhetik meg maguknak.

A 3DP vezető elemzőcége, a globális 3D nyomtatás helyzetét folyamatosan figyelő VoxelMatters 250 oldalas friss piacelemzésében (Composites AM Market 2024) azonosította a kompozitalapú additív gyártás tíz legfontosabb szereplőjét. A terület gyorsan fejlődik, ma már 785 millió dolláros globális piac, 2023-ban pedig huszonegy százalékos volt a növekedés.

A következő cégekről van szó: Markforged (termékeiket a FreeDee forgalmazza Magyarországon), Stratasys, EOS, HP, Airtech, 3D Systems, Ingersoll, Materialise, Mitsubishi Chemical, SABIC. A Markforged a nyomtatószál extrudálásban (hardver, anyagok), az EOS a porágyas fúzióban (hardver, anyagok), az Airtech a nagyformátumú additív gyártásban (LFAM, hardver, anyagok) tölt be vezető pozíciót.

A piac évről évre növekszik, legutóbb a 2022-es 648 millió dollárról 2023-ban 785-re ugrott. A kutatáshoz 172 hardvergyártó, 153 nyomtatóanyag-beszállító és 421 szolgáltatócég adatait használták, ezekből az információkból vonták le a következtetéseket.

A hardveres eladások 278 millió dollárról 330 millióra emelkedtek, azaz 18,5 százalékos volt a növekedés. A legnagyobbat, 26 százalékosat azonban a nyomtatóanyag-szegmensben tapasztalták: míg 2022-ben 148 millió dolláros, addig 2023-ban 187 milliós volt a piac. A szolgáltatások szintén remekül, 21,2 százalékkal teljesítettek jobban, mint 2022-ben, 221 millió dollárra 268 millió következett.

Ne feledkezzünk meg arról a tényről, hogy ez a piac nagyon fiatal, és komoly mértékben függ a technológiai fejlesztésektől, az AM adaptálásától és alkalmazásaitól. A legfontosabb cégek elsősorban hardvergyártók, szinte mindegyik vezető pozíciót tölt be a kompozitalapú 3DP valamelyik speciális szegmensében, vagy magának az adott technológiának az úttörője, új „fejlődési állapota.”

Legtöbbjük más belső termelésből, anyagszolgáltató harmadik félként, valamint AM-szolgáltatásokat kínálva szintén generál bevételt.

A 3D nyomtatásra gondolva polimerek, műgyanták, aztán fémek, kerámiák ugranak be. A homok inkább csak a hozzáértőknek. Ugyan furcsán hangozhat, de egyre gyakrabban használják. Építőipari jelenléte elég egyértelmű, viszont például olyan területen is alkalmazzák már, mint a gépjármű-ipar.

A designban, művészetekben úgyszintén. Képzőnűvészek és tervezők sokat kísérleteznek a természetes anyaggal. Egyiküknek, az építész-tervező brit Barry Wark-nek 2022 februárjában „Holnap ma” címen időszaki kiállítása nyílt Dubai Jövőmúzeumában. Egy zöldes falat nyomtatott homokból, Nadarra volt a neve.

A falat azóta a múzeum állandó darabjává tették, nagyobb – 6x3 méteres – lett, jól kiegészíti a többi munkát.

Wark gyakran működik együtt nemzetközi cégekkel. 2017-ben Londonban alapított tervezőstúdiót, a Pennsylvania Egyetemen tanít, minden munkájának a számítógéppel támogatott tervezés (CAD) az alapja. Legutóbb a rotterdami CONCR3DE-vel és a német Sandheldennel dolgozott közösen, utóbbinak már a neve elárulja, milyen anyagban utazik.

A Nadarra projektet a homoknyomtatás egyik úttörőjének tartott bajor céggel közösen jegyzik. Fürdőszoba-bútort is printeltek már homokból, az együttműködés pedig adta magát.

A Nadarra új változatából eltűnt a zöld, viszont nemcsak nagyobb lett, hanem a formák részletesebbek, kifinomultabbak, komplexebbek. A fal egyedi vizuális design, megvalósításában kulcsszerep jutott a 3D nyomtatásnak. Más technológiával nem lehetett volna ennyire aprólékos, bonyolult munkát végezni, a geometriai komplexitásnak ezt a szintjét elérni.

Wark azonban nemcsak a 3DP-vel, hanem más kortárs technikákat, például mesterséges intelligenciával is dolgozott. A felületet MI-szoftverrel tervezte, és miután sikeresen elkészítette a részletes modellt, a falat apró darabonként printelték ki, amelyeket kirakós-szerűen, puzzle-ként raktak össze.

A printelés a Sandhelden binder jetting technológiával működő Voxeljet VX1000 gépével végezték – az SH-P14 kvarchomokot sikeresen megkötötték –, a végső simításokhoz a bajorok saját utófeldolgozás módszerét alkalmazták.

Binder jettinggel többféle homok és kavics feldolgozható, utómunkálatokkal funkcionális, szilárd szerkezetek alakíthatók ki a nyomatokból.

A Nadarra kialakításánál környezetbarát elveket is figyelembe vettek – pont annyi anyagot használtak el hozzá, amennyiből áll az egész, tehát drasztikusan csökkentették a hulladékmennyiséget.

A projekt az anyagok és életciklusaik épített környezetekben betöltött fontos szerepéről, csúcstechnológiák alkalmazásáról, használat után nyolc alkalommal újrahasznosítható nyomatokról szól. A fal speciálisan jeleníti meg az életciklus kérdését: a felület a természetes erózióra emlékeztet, miközben a természetes és az ember alkotta világok közötti határok összemosódnak. A projekt pedig plasztikusan jeleníti meg a fal és környezete, ökológiája összekapcsolódását.

Januárra jellemző, hogy egyre-másra érkeznek a cégjelentések, diadalittas beszámolók vagy mély hallgatások az előző évi teljesítményről, növekedésről, stagnálásról vagy – valamilyen külső indokra hivatkozva mindig megmagyarázott – csökkenésről. Természetesen idén sincs másként, és ez így van jól.

A bécsi Lithoz remek teljesítményű kerámiaanyagok és 3D nyomtatók gyártója, a beszámolók alapján újabb esztendőt könyvelhet el növekedésnek. Harminc százalékkal több printert adtak el 2023-ban, mint 2022-ben. Emellet az anyaggyártásban is remekül teljesítettek, mert az előállított matéria mennyisége megduplázódott.

A cég 2023 elején erősítette meg világvezető pozícióját a kerámia-alapú additív gyártásban. A világelsőség plusz a mostani számok ékesen illusztrálják, mennyire masszív lábakon állnak.

2023 egyik legfőbb témája a „Kerámia AM Gyár” volt náluk. Lényege a Lithoz litográfia-alapú kerámiagyártó (LCM) 3D printereivel végez ipari sorozatgyártást. Mivel a legtöbb gépet több Lithoz printerrel rendelkező partnereknek adták el, a sorozatgyártás (és a koncepciója is) jelentősen hozzájárult a vállalat 2023-as eredményeihez.

Az egymással összekapcsolt gépparkokkal, a Lithoz a sorozatgyártás növekedésének hajtóereje a kerámialapú 3D nyomtatásban. Folyamatosan azon dolgoznak, hogy partnereik tevékenységét a tömegtermeléshez skálázzák fel. Az egyik máris egymilliónál több nyomatot készít évente – magyarázza Johannes Homa vezérigazgató.

A sorozatgyártás mellett a Lithoz „minden egy forrásból” portfolión dolgozik a kerámia-printelési megoldásokhoz. A hozzáállást sokan értékelik, több helyről is érkezett tavaly befektetés. 2024-ben a technológia növekedését a szolgáltatásirodák számának és tevékenységének világszerte történő bővítésével igyekeznek támogatni, felpörgetni. Gépparkok létesítésével, a kerámiamegoldás-ajánlatok bővülésével, a Kerámia AM Gyár sorozatgyártásának fokozásával, újabb innovatív ipari alkalmazásokkal valószínűleg sikerülni is fog.

A tömeg-spektrométerek vegyi anyagokat azonosító műszerek. Olyan területeken alkalmazzák széles körben őket, mint a bűnügyi helyszínek elemzése, toxikológiai tesztek, földrajzi megfigyelések.

A világhírű Massachusetts Institute of Technology (MIT) kutatói szerint ezek az eszközök viszont ormótlanok, drágák, könnyen megsérülnek. E tulajdonságok miatt nehezen telepíthetők, és a hatékony működtetésük is problémás, minimum erősen korlátozott.

A gondokat megoldandó, az MIT-n tömegszűrőt készítettek 3D nyomtatással. Ez a szűrő a spektrométer központi alkatrésze, a printelt változat pedig sokkal könnyebb és olcsóbb, mint a hagyományos technológiával és anyagokból készült ugyanilyen szűrők.

A négypólus (quadrupole) néven ismert, miniatürizált szűrő néhány óra alatt elkészíthető teljes egészében, és a költség is csak néhány dollár. A nyomtatott műszer ugyanolyan pontos, mint a kereskedelmi forgalomban beszerezhető tömegszűrők. Az utóbbiak viszont több mint százezer dollárba kerülnek, és a gyártásuk is hetekig eltart.

Az új szűrő hőnek ellenálló üveg-kerámia műgyantából készült, a printelési folyamat egyetlen lépésből áll, nincs szükség összeszerelésre. Az utóbbi kihagyása azért fontos, mert gyakran vezet a műszer teljesítményét csökkentő hibákhoz.

Nem az MIT-n próbálkoztak először a szűrő nyomtatásával, viszont elsőként nekik sikerült. Egyébként léteznek más miniatürizált négypólus szűrők is, de nem hasonlíthatók össze a professzionális szintű darabokkal. Az új szűrőben óriási potenciál rejlik, akárcsak általában a hardverben is – lényeg, hogy a méret és az előállítási költség úgy legyen csökkenthető, hogy ne menjen a teljesítmény rovására.

Ez a különbség az MIT szűrője és a többi alternatív lehetőség között.  

Az izraeli Nano Dimension, a 3D nyomtatással készült elektronikus cuccok (AME, azaz additively manufactured electronics AME) egyik legnagyobb beszállítója, specialistája. Emellett többdimenziós polimer-, fém- és kerámia 3DP-megoldásokat kínál, tehát igencsak szerteágazó tevékenységet folytat a területen.

A cég 56,2 millió dollár rekordbevétellel zárta az évet. A még nem auditált előzetes eredményekkel kapcsolatban, a vezetőség kommentálta a vállalat átalakítását (Reshaping Nano Initiative, RNI), az előttük álló évet, személyi változásokat.

A december 31-ével zárult negyedik negyedévre a 2022-es év azonos időszakához képest 18 százalékos növekedést jelentő, kb. 14,3 milliót számolnak. Egész éves összehasonlításban még jobb az eredmény, mert 2022-vel összehasonlítva, a növekedés 29 százalék.

Az RNI-t a harmadik negyedév számaival együtt, 2023. november 28-án jelentették be. Azzal számolnak, hogy a bevétel nagyobb lesz a kiadásoknál, és 2025 elejéig működésük is teljesen megszilárdul. Addigra (2023-hoz képest) 75-85 százalékkal csökkentenek egyes kiadásokat.

A terveket a tevékenység diverzifikálásával, robusztus akvizíciós programokkal, szinergikus megközelítéssel igyekeznek elérni. Három éve még csak az additív gyártással készült elektronikus cuccokkal foglalkoztak, most viszont már más területeken is fontos szereplők.

Tevékenységükhöz mesterséges intelligenciát is használnak. A saját fejlesztésű, mélytanulás-alapú Deep Cube / Deep Learning AI-t amire csak lehet, igyekeznek alkalmazni.

A diverzifikálódás a bevételeken szintén érződik. 2020-ban 3,4, most 56,2 milliónál tartanak, miközben a dolgozók és a vezetőség számát világszerte 25 százalékkal csökkentették.

A Chennai Indiai Technológiai Intézet kutatói és a helyi fogsebészek által alapított ZorioX Innovációs labor fémnyomtatással arcimplantátumokat készített feketegomba-betegségben szenvedő betegek számára. A betegség Covid-19-es, AIDS-es és más kóroktól szenvedők esetében különösen súlyos lehet.

A Covid utáni időkben mintegy hatvanezer személyt regisztráltak feketegomba-megbetegedéssel. A gomba megtámadja az arcszöveteket, nekrózist és eltorzulást okozva. Súlyos esetekben orr-, szem- vagy teljes arcvesztés a következmény. A fontos testrészek elveszítése befolyásolja a légzési, étkezési és kommunikációs képességeket.

A mukormikózis néven is ismert baj komoly aggodalommal tölti el az indiai egészségügyi dolgozókat. Az arcjegyek elvesztése a pácienseket mentálisan és emocionálisan is nagyon megviseli. Az archelyreállítás iránti igény jelentősen megnőtt.

A rekonstruáló sebészet működő megoldásnak tűnik. Változatos technológiákkal, például bőrgraftokkal, szövettágítással és mikrovaszkuláris sebészettel dolgoznak. Helyreállítják a betegek arcszerkezetét és az arc funkcióit, segítve őket, hogy visszatérjenek megszokott napi rutinjaikhoz, hogy újból normális életet éljenek. Ezek a speciális megoldásoknak az előállítása azonban költséges, szegényebbek sajnos nem is férnek hozzájuk.

Itt jött képbe a 3D nyomtatás. Költséghatékonyabb, kisebb mennyiség előállítására alkalmasabb, és a technológiát már eddig is sikeresen alkalmazták implantátumok készítésére. Az indiai kutatók rozsdamentes acéllal és más fémekkel, ötvözetekkel dolgoztak.

Ötven implantot már beültettek kezdve a gyengébb egészségi állapotban lévő páciensekkel.

A neves svájci egyetem, az ETH Zürich mérnökei az elmúlt években napfényből és levegőből folyékony üzemanyagot előállító technológiát fejlesztettek. A teljes termokémiai folyamatot 2019-ben mutatták be először valós körülmények között, az ETH Géplabor tetején.

A fejlesztés azért fontos, mert ezek, a szintetikus napenergiával működő tüzelőanyagok szénsemlegesek, tehát környezetbarátok. Égésük során csak annyi széndioxidot bocsátanak ki, amennyit a levegőből elszívtak az előállításukhoz.

A technológiákat a felsőoktatási intézményben alapított két spin-off cég, a Climeworks és a Synhelion igyekszik majd kereskedelmi forgalomba hozni.

A gyártófolyamat főszereplője, egy napelemes reaktor parabolatükör által kibocsátott napfénynek van kitéve, és akár az 1500 Celsius-fokot is eléri. A reaktor belseje cériumoxidból készült porózus kerámiaszerkezetből áll, termokémiai körfolyamat zajlik le benne, így választják szét a levegőből kinyert vizet és a széndioxidot. A termék szintézisgáz, hidrogén és szénmonoxid keveréke, tovább feldolgozható szénhidrogén üzemanyagokká, például a repülőgépeket működtető kerozinná.

Eddig izotópos porozitású szerkezeteket alkalmaztak, csakhogy azok exponenciálisan csökkentik a reaktorba kerülő és azon végig haladó napsugárzást. Az emiatti alacsonyabb belső hőmérséklet hatására a reaktor kevesebb üzemanyagot állít elő.

A svájci egyetem két kutatócsoportja 3D nyomtatásos új módszert dolgozott ki lyukacsos kerámiaszerkezetek gyártására. Ezek a szerkezetek biztosítják a hatékonyabb napsugárzást, az 1500 Celsius fokot, és mindezek teljes kihasználását a reaktor belsejében.

A szerkezeteket extrudáláson alapuló 3D nyomtatási eljárással, és egy, erre a célra fejlesztett optimális tintával hozták létre. Uyanannyi napsugárzásnak kitéve, az új szerkezetek kétszer annyi üzemanyagot tudnak termelni, mint az eddigiek.