FREEDEE BLOG

Az Egyesült Államok Oak Ridge Nemzeti Laboratóriuma (ORNL) és a 2016-ban alapított dallasi Momentum Technologies startup közösen dolgozott ki, licenszelt és forgalmaz egy úttörő 3D nyomtatott mágnestechnológiát.

A találmányra tavaly novemberben figyeltek fel, amikor az ORNL kutatói bebizonyították, hogy az additív módszerrel előállított állandó mágnesek teljesítménye felülmúlja a hagyományos eljárással létrehozott mágnesekét.

A kutatás előkészítő fázisában neodínium-vas-bór (NdFeB) alapú hálóformájú izotróp (minden irányban azonos tulajdonsággal bíró anyag) mágneseket készítettek az ORNL és a Cincinnati Incorporated közös fejlesztésű világhírű gépén, az első ipari léptékű, nagyméretű részek, termékek órákon belüli gyártására alkalmas 3D nyomtatón (Big Area Additive Manufacturing, BAAM). Az eredmény felülmúlta a várakozásokat, a mágnesek mágneses, mechanikai és mikroszerkezeti tulajdonságai megközelítették, sőt egyes esetekben felül is múlták a hagyományos módszerrel, általában fröccsöntéssel gyártott mágnesekét.

Az ORNL most még tovább megy, ezt célozza a Momentummal kötött partnerség. A dallasi vállalat fogja ugyanis piacra dobni az első újrahasznosított anyagokból készült nyomtatott mágneseket. Saját technológiájukat, a membrán segítette oldószeres extrakcióval (MSX) dolgozzák meg az ORNL mágneseit, hogy az elektronikus hulladékban (merevlemezekben stb.) található ritka elemeket újrahasznosíthassák vele. A Momentum Technologies-t pontosan ezért alapították.

Hulladékok újrahasznosítása és a környezetvédelem egyébként is egyre fontosabb szempont a 3D nyomtatásban, de eddig főként műanyagpalackokkal, óceánok szemetével, és nem elektronikus dolgokkal próbálkoztak.

Az így gyártott mágnesektől nemcsak azt várják el, hogy elérjék, sőt túlszárnyalják a hagyományosak teljesítményét, hanem azt is, hogy hulladék se keletkezzen az NdFeB darabok előállításakor. Ha beválik, óriási lépést tesznek, mert a fröccsöntéssel és más eljárásokkal készített mágnesek előállítása során a felhasznált anyagok 30-50 százaléka vész kárba. Az új technológiát valószínűleg széles körben elfogadják és alkalmazzák majd, és az eddigi vélemények alapján túl sokáig nem is kell várni rá.

Az újítás más előnyökkel is jár: felgyorsul a gyártás, a technológiával egyre összetettebb formák dolgozhatók ki. A mágnesek változatos alkalmazásokban hasznosíthatók: autóipar, szélturbinák, motorok, generátorok, gyors vasúti szállítás stb. Az ORNL partnerei máris izgatottan várják a technológia közeljövőbeli kereskedelmi hatásait.

Az intelligens rendszerekkel és ipari szolgáltatásokkal foglalkozó, 1990-ben alapított, kb. 1600 személyt alkalmazó francia Gorgé Csoport 2014-ben alapított leányvállalata, a nyomtatásspecialistákból és pénzügyi szakemberekből álló Prodways Entrepreneurs eredeti rendeltetése európai 3D printing cégek és a technológiára átálló más vállalkozások anyagi, stratégiai, technikai és üzemeltetési támogatása volt.

A Gorgé Csoport 2013-ban vált az additív gyártótechnológia egyik fontos európai szereplőjévé: 2013 végén a professzionális 3D nyomtatómegoldásokra specializálódott Prodways-t, áprilisban pedig a fényérzékeny műgyantát fejlesztő német DeltaMed GmbH-t vásárolta fel.

Az azóta a tőzsdére is bevezetett és ott kifejezetten jól teljesítő Prodways Csoport közben már a dél-koreai piacon is jelen van, a Gorgé aktív 3DP részlege az ipari szereplőkre fókuszál, nekik kínál innovatív megoldásokat, printereket és prémiumkategóriás anyagokat. A 3D nyomtatás fogászati alkalmazásában is érintett Proadways az akvizíció óta több különféle printert és anyagot vezetett be a piacra.

Most pedig bejelentették cipőipari 3DP portfoliójuk sikeres kidolgozását. Printereket és anyagokat kínálnak, bízva, hogy hatékonyabb, jobb funkciókat és lehetőségeket kínálnak a gyártóknak. Valószínűleg eredménnyel járnak majd, például a Nike máris használja a francia cég TPU (hőre lágyuló poliuretán) anyagát.

Az anyag remekül nyúlik, így szuper-rugalmas talpak készíthetők belőle anélkül, hogy sok időt töltenének a megmunkálásukhoz szükséges speciális szerszámok előállításával. Amadou ba Ndiaye kanadai tervező nemrég mutatta be teljes egészében TPU-ból létrehozott cipőit, azaz a 3D nyomtatás nemcsak a talprészhez használható.

Harleigh Doremus (Nike Rapid Prototyping) szintén elragadtatottan nyilatkozott a TPU-ról: könnyen megmunkálható, tökéletesen alkalmas kiváló minőségű rugalmas részek folyamatos gyártására, jelentős mértékben hozzájárul az új Nike termékek gyorsabb piacra kerüléséhez.

Több más szektorhoz hasonlóan, a cipőipar is szépen szemlélteti azt a most már nyugodtan visszafordíthatatlannak nevezhető tendenciát, hogy a 3D nyomtatás az eredeti prototípuskészítésből működő végtermékeket előállító technológiává alakult át. Az Adidas és a kaliforniai Carbon 3DP vállalat közös Futurecraft 4D-je az egyik legjobb példa a váltásra. A Prodways szintén ezt az utat járja.

TPU anyagával megváltoztatható a nyomtatott szerkezet sűrűsége, a talp különböző részei alkalmazások vagy felhasználók igényei szerint tehetők keményebbé, puhábbá. A személyre szabott cipő ötletével sok gyártó kacérkodik, de eddig csak a talpbetétekig jutottak el. A talp keménységének és puhaságának több részen történő tetszőleges megváltoztatása egy fontos lépéssel kerülünk közelebb a koncepció megvalósulásához.

A bostoni Formlabs a napokban mutatta be két új 3D nyomtatórendszerét: a cég első szelektív lézeres szinterezéssel (SLS) működő printerét, a Fuse 1-t és a népszerű, többek között fogászati felhasználásra ideális Form 2 SLA gépet használó Form Cell automatizált gyártómegoldást. (A világ legfejlettebb, ipari színvonalú asztali nyomtatóját, a Form 2-t a FreeDee forgalmazza Magyarországon.)

A két rendszer mellett a vállalat a helyi lábbeli-gyártó New Balance-szel most kezdődő együttműködést is bejelentette. A partnerség részleteiről még nem nyilatkoztak, egyelőre csak annyit tudni, hogy remek minőségű nyomtatóanyagok előállításában segítik a New Balance-t, amelyekkel megvalósítható a folyamatos cipőgyártás. Maga a gyártás valamikor 2018-ban indul.

A 9999 dollárnál kezdődő, a legolcsóbb ipari SLS gépnél 20-szor olcsóbb Fuse 1 nem műgyantát, hanem poralapú anyagot és a részecskéket „egybesütő” – szinterező – lézert használ. A hozzáférhető anyagok közül az ipari gyártásban népszerű, nagyon erős és vegyi hatásoknak ellenálló műanyagokkal, például a Nylon PA12-vel és PA 11-el is működik. Ezekkel a matériákkal prototípusokat és végfelhasználói alkatrészeket egyaránt készítenek.

A szinterezéssel kivitelezhető, hogy minden részt segédanyag nélkül nyomtassanak, így a nyomat mértanilag komplexebb és jobb minőségű lesz. Mivel a felhasznált anyag újrahasznosítható, a Formlabs szerint részekre bontva az SLS a legköltséghatékonyabb 3D nyomtatótechnológia.

A printer csomagban, utómunkálati poreltávolító állomással, anyagokkal és más extrákkal 10000-19999 dollárral többe kerül. Az első szállítások 2018 közepén várhatók.

A Formlabs a Form 2 gépekből álló printerfarmot a Form Cell robotkarjával működteti, a cég így próbálja megvalósítani az ipari léptékű gyártást. A rendszer működteti, kiüríti a gépeket, lemossa a részeket, és az utólagos javításokat is elvégzi; ezeket a tevékenységeket külön egységek kivitelezik. Csökkenti a munka és anyagköltségeket, lehetővé teszi a 24 órás gyártást. A cégnél nagyon szigorú teszteknek vetették alá, hogy valóban hatékony és méretezhető gyártási eljárást kínálhassanak partnereiknek, vásárlóiknak. A rendszert egyébként több más vállalat, köztük a Google is teszteli.

A Form Cell szépen szemlélteti az új időket, a jelenlegi trendeket, hogy a 3D nyomtatást, több printert szimultán működtetve sorozatgyártásra alkalmas technológiává kívánják tenni. Mások, például a Stratasys és a Voodoo Manufacturing szintén hasonló megoldásokkal próbálkozik. Ha a megoldások valóra váltják a reményeket, a technológiát még több területen és a jelenleginél jóval nagyobb mértékben fogják használni.

A rozsdaövezethez tartozó Pittsburgh Carnegie Mellon Egyeteme (CMU) az MIT CSAIL (Számítástudomány és Mesterséges Intelligencia Laboratórium) és a Stanford mellett régóta az amerikai mesterségesintelligencia-kutatások és természetesen a robotika fellegvára, az Elsevier Scopus nemrég készült felmérése alapján, MI-ben idézettség szempontjából csak az MIT előzi meg a világ felsőoktatási intézményei közül. (A szingapúri Nanyang Egyetem a harmadik.)

A CMU kutatói most egy nyomtatott robotok alkotására kitalált interaktív tervezőplatformmal hívták fel magukra a figyelmet. A tervezési folyamatban „fogd és vidd” (drag and drop) funkcióval irányítja a felhasználót, még mielőtt egybekombinálná a nyomtatott részeket és a boltokban beszerezhető aktuátorokat. A fogd és vidd „a számítógép grafikus felhasználói felületén használatos funkció, melynek segítségével a képernyőn lévő valamely absztrakt objektumra egérrel kattintva, majd azt egy másik helyre vagy objektum fölé húzva valamilyen feladatot tudunk végrehajtani.” (Wikipédia)

Az eszközkészlet Ruta Desai és Ye Yuan robotika PhD-hallgatók és Stelian Coros adjunktus munkája. Mindhárman bizakodnak, hogy a robotika használatára és a robottechnológia jobb megismerésére ösztönzi a usereket. A robotépítés, mai robotrendszerek létrehozása komoly kihívással járó, sok időt és forrást igénylő feladat. Ha egyszerűbbé válik, lényegesen több gépet fejlesztenek a jövőben.

A platform rendeltetése, hogy amatőr és profi robotépítőknek egyaránt segítséget nyújtson, vezesse őket tevékenységük közben. Az interfész könnyen kezelhető, a fogd és vidd funkcióval az alkatrészek helyükre rendezhetők. A szoftver automatikusan sugall javaslatokat, hogy hova kellene tenni a modulokat. A platformhoz tartozik egy, a tervet tesztelő és a felhasználót a helytelen működésről értesítő szimulációs program is.

A lehetőségek szemléltetésre, a fejlesztők két különböző robotot építettek a platformmal: robot-kalligráfust és egy kölyökkutyát („Puppy”). Mindkettőt printelték, és a 3D nyomtatás szerintük is nagyon sikeres robotikai gyártómódszer. Nem véletlen, hogy a két technológia közeledése, „egymásra találása”, együttes alkalmazása az utóbbi esztendők egyik markáns és a jövőt előre vetítő infokommunikációs trendje. Mindkét irányban működik a szintézis: egyrészt robotokat printelnek, másrészt robotkarok nyomtatnak.

De vajon mit tartogat számunkra ez a jövő?

Coros és mások szerint is a robotok a mindennapok részeivé válnak, egyre többen, és nemcsak szakértők akarnak igényeiknek megfelelő, személyesebb darabokat. Valószínűleg az ő interaktív tervezőkészletük és a hasonló eszközök miatt tehetik majd meg.

Az orosz Szilícium-völgy, a Moszkvától 15 kilométerre nyugatra fekvő Szkolkovó 4 milliárd dolláros Technoparkja ad otthont ezen a héten egy, a kompozitanyagok 3D nyomtatásbeli használatát górcső alá vevő konferenciának. A park a konferencia mellett innovatív startupoknak is otthont ad, rendeltetése, hogy csomópontjukként funkcionáljon.

Az Innovációs Központ tervét Dmitrij Medvegyev miniszterelnök jelentette be 2009. november 12-én, és a különféle kedvezményeket élvező „völgy” dinamikusan fejlődik azóta. A kutatásfejlesztések különféle területeket összegyűjtő öt klaszterre specializálódnak: IT, energiahatékony, nukleáris, biomedikális és űrtechnológiák/telekommunikáció.

A helyi startupok egyike, a 2015-ben alapított 3D nyomtatógyártó Ansioprint terve a 3DP és a nagyon jó teljesítményű szálakkal megerősített műanyagok összekapcsolása.

„Technológiánk újabb lépés a szabványosított tömegtermeléstől eltávolító és az emberi kreativitás új horizontjait feltáró következő ipari forradalom felé” – nyilatkozta kissé hangzatosan Andrej Azarov, a cég főmérnöke.

Az Ansioprint egy 2015-ös startup verseny megnyerése óta kompozit anyagokkal is működő, robotikai, légjármű-ipari és gépészeti alkalmazásoknak megfelelő tulajdonságokkal rendelkező, masszív szerkezeti elemeket printelő gépet fejleszt.

 A kompozitok vagy társított anyagok „két vagy több különböző szerkezetű és makro-, mikro-, vagy nanoméretekben elkülönülő anyagkombinációkból épülnek fel a hasznos tulajdonságok kiemelése és a károsak csökkentése céljából. A kompozitok alapanyaga az erősítő fázis segítségével ér el jobb tulajdonságokat. Bármilyen két anyag (fém, kerámia, polimer) kombinációjaként előállíthatók és az alapanyagot számtalan morfológiájú második fázissal erősíthetik (rövid vagy hosszú szálakkal és részecskékkel)” – írja a Wikipédia. Ezeknek az anyagoknak több előnyük van: különleges, adott tartományon belül változó, külön-külön egyik alkotóelemre sem jellemző tulajdonságok, amelyekkel a végtermékek optimalizálhatók.

A 3D nyomtatásra használt kompozitanyagok világában a több ipari partnerrel együttműködő Markforged jár az élen. Az Ansioprint egyelőre nem tör a Massachusetts állambeli cég babérjaira, a közeljövőben viszont komoly vetélytársa lehet.

A konferencián fogják bemutatni a „folyamatosan szálakkal megerősített polimer” (CFRP) nyomtatójuk legújabb iterációját. A CFRP kompozitrészek promótálására 2016-ban egy párizsi rendezvény után kilenc (osztrák, litván, orosz) intézményből álló konzorciumot is létrehoztak. Ezek a részek egyes területeken, például a légjármű-, az autó-, valamint a szélenergia-szektorban ugyanis hatékonyabbak a hagyományosan gyártott kompozit alkatrészeknél.

Az Ansioprint szerint egyelőre nincs megfizethető és könnyen használható additív technológia széles termékskálához alkalmas kiváló minőségű alkatrészek gyártására. Rendszerükkel ezt az űrt igyekeznek betölteni. 3D nyomataik 15-20-szor erősebbek és keményebbek az FDM gépekkel printelt PLA-nél, azaz „még a légjármű-ipari alumíniumnál is erősebbek” – állítják.

A nyomtatógyártó azt is közölte, hogy printelt darabjai elvileg a sima műanyagnál 15-ször, a műanyagkeverékeknél 7-szer erősebbek, a titánnál pedig 4-szer könnyebbek lehetnek.

A maker-kultúrához, „csinál magad” (DIY) mozgalomhoz, nyílt forrású hardver stb. törekvésekhez kapcsolódó Fab Labok (fabrication laboratory) innováció- és kísérletezés/újítás-orientált workshopok globális hálózata, a 3D nyomtatókkal, CNC gépekkel, komputerekkel és egyéb digitális, illetve más készülékek sokaságával felszerelt műhelyek a digitális gyártóeszközökhöz igyekeznek széleskörű hozzáférést biztosítani, hogy „bárki bármit készíthessen.”

A kezdeményezés nem meglepő módon az MIT-n, a neves felsőoktatási intézmény Bitek és Atomok Központjából (CBA) indult a kései 1990-es években, majd 2001-ben ott alapították az első műhelyt. A Fab Lab idővel tervezők, makerek, oktatási szakemberek nemzetközi közösségévé fejlődött. 2016 végén 713 működött világszerte, az Antarktisz kivételével az összes kontinensen.

A NASA ezeket a lehetőségeket kívánja a világűrbe vinni, és ottani Fab Lab-re vár javaslatokat. A Phase A ISS Fab Lab javaslatokat augusztus 2-ig küldhetik el a jelentkezők. Az űrkutatási központ magánszektorbeli cégek, intézmények és jótékonysági szervezetek elképzeléseit várja.

A NASA és a Made in Space startup által fejlesztett 3D printerrel 2014-ben nyomtatták az első tárgyat a Nemzetközi Űrállomáson (ISS). A gép rendeltetése, hogy idővel az összes meghibásodott alkatrészt helyben gyártottakkal pótolják, az űrhajósoknak ne kelljen kisebb műszaki hibáknál is hetekig várni a földi személyzetre. A ZeroG nyomtatót 2014. november 17-én helyezték üzembe, két próbanyomtatással kalibrálták, majd a további teszteket követően november 24-én tényleges alkatrészt, nyomtatóra szerelhető borítólapot printeltek.

Az ottani Additív Gyártórészlegen (AMF) 39 különféle eszközt és alkatrészt nyomtattak azóta. Az űrügynökség az AMF sikerén felbuzdulva találta ki, hogy a világűrben is szükség lenne egy Fab Lab-re.

„Már látjuk eszközök és lecserélendő alkatrészek űrállomáson történő igény szerinti gyártásának az előnyeit. Növelni akarjuk a gyártás hatékonyságát és a felhasznált anyagok számát” – magyarázza Jason Crusan, a NASA Fejlett Kutatási Rendszerek részlegének igazgatója.

A köz- és magán-együttműködéssel (PPP) kivitelezendő többanyagos (multi-material) gyártással terveznek az űrállomáson felállított EXPRESS (EXpedite the PRocessing of Experiments for Space Station) rack szekrényeibe építendő prototípusokat.

„A rack szekrények az informatikai és telekommunikációs berendezések, valamint a kábelezési termékek tárolására és rendszerezésére szolgáló, jellemzően fémből készült, zárható szekrények” – írja a Wikipédia.

A jelentkezőknek nyolcrészes dokumentumban kell kifejteni ötleteiket (technikai megközelítés, rendszer összeállítása stb.). A legígéretesebbeket kiválogatják, és a csapatoknak másfél év alatt kell működő prototípust létrehozniuk.

A fogászati 3D nyomtatásra specializálódott brooklyni Arfona nyerte meg a többek között a Samsung, a NEXT, a Staples, a Google és a Techstars által szponzorált 2017-es Properlify startup versenyt. Az „új nagy dolgokon” munkálkodó startupokat díjazó, virtuális és kiterjesztett valóságért, dolgok internetéért és mesterséges intelligenciáért bónuszpontokat adó, évente megrendezésre kerülő versenyre jelentkező 120-nál több amerikai cég közül tizet választottak ki az elődöntőre, onnan pedig négy került a döntőbe. A New Jersey állambeli Hobokenben tartott rendezvény közismerten feltalálók, vállalkozók, startupok és előadók seregszemléje.  

Mivel az Arfona sem VR-ban, sem AR-ben, sem IoT-ben, sem MI-ben nem érintett, győzelme még nagyobb megtiszteltetés. Az első hellyel 10 ezer dollár készpénz, a verseny szponzoraitól 25 ezer dollár üzleti hitel, a Staples és a Samsung vezetőivel való találkozás és több médiaszereplés jár.

A Justin Marks fogtechnikus által 2016-ban alapított cég részleges protéziseket előállító 3D nyomtatót fejlesztett. A két iker Flexion nyomtatófejes és Simplify 3DP szoftverrel működő r.Pod nevű gép mellett fogászati nyomtatóanyagokat is készítenek. A szintén ilyen anyagokat gyártó Valplasttal közösen dolgoztak rajta, utóbbinak ez az első additív gyártórendszere. Az Arfona technológiájával a fogászati ellátást, különösen a fogpótlást szeretné gyorsan és költséghatékonyan hozzáférhetőbbé tenni a rászorulóknak.

Technológiájukat a nyomtatószálak ráolvasztása, az FFF (fused filament fabrication) teszi egyedi 3DP fogászati alkalmazássá. A területen általában műgyantával dolgoznak. Az FFF használatával az Arfona bebizonyította, hogy az egyszerű prototípuskészítésen túllépve, képes biokompatibilis végfelhasználói protéziseket készíteni. Állításuk szerint jobb dolgozni a népszerű hőre lágyuló anyagokkal, és ellentétben a legtöbb fogászati printer által használt fotopolimerekkel, nem tartalmaznak kockázatot jelentő vegyi anyagokat. Szerintük a végeredmény is tartósabb.  

„Nemcsak a győzelemnek örülünk, hanem annak is, hogy a szájegészségügyi problémák a befektetői közösségek elé, érdeklődésük középpontjába kerültek. Több mint 178 millió amerikainak legalább egy természetes foga hiányzik, és sok páciens kezelése marad el azért, mert vagy túl drága, vagy túl fájdalmas a beavatkozás. Büszkék vagyunk, hogy a probléma megoldásán dolgozunk, és hogy a startup közösség elismerte tevékenységünket” – nyilatkozta Marks az első hely kihirdetését követően.

Az Arfona színrelépése nem meglepő, mert a 3D nyomtatás egyre népszerűbb a fogászatban, sok új cég próbálkozik vele, és több nagyvállalat is ezirányú tevékenységgel bővíti szolgáltatásait. A legismertebb fogászati 3D nyomtató a sztereolitográfiát újrafeltaláló Formlabs Form 2-jét a FreeDee forgalmazza Magyarországon.

3D nyomtatás és autóipar kapcsolata nem újkeletű, a terület a technológia egyik legdinamikusabban fejlődő ipar alkalmazása. A fémnyomtatás sokak szerint a 3DP jövője. Lehetséges, az viszont biztos, hogy elterjedése komoly hatással van gépjárművek készítésére.

Sok más szektorhoz hasonlóan, az autóiparban is először prototípuskészítésre használták a 3DP-t. Ma viszont lényegesen több annál, és egyre több gyártó ismeri fel a technológia prototípusgyártáson túlmutató lehetőségeit. A verseny-járművektől a Fordig, sokan ebben az irányban mozdultak el. Legújabb kezdeményezésével közéjük tartozik a Volkswagen is. A kezdeményezés lényege, hogy a német világmárka mostantól pótalkatrészeket is fog gyártani 3D nyomtatással.

A Volkswagen Csoport és a Volkswagen AD Fejlesztés és Technológiai Tervezés Részlege a múlt héten jelentette be, hogy kizárólag 3DP-t használva állít elő tartalékdarabokat. Ezek lesznek a Volkswagen első megvásárolható nyomtatott alkatrészei.

Tökéletesnek tűnik a döntés időzítése is. Mivel sok hagyományos kocsi pótolhatatlan és gyorsan kopó, „öregedő” alkatrészei miatt elavul, még az eredeti gyártóknak is egyre komolyabb nehézséget okoz ilyen részeket találniuk, helyettesíteni őket.

Tobias Pape, a hagyományos Volkswagen-részek beszerzési menedzsere szerint széleskörű új lehetőségeivel pontosan a 3D nyomtatás a megoldás erre a mind égetőbb és aktuálisabb problémára.

A Volkswagen eddig csak prototípuskészítésre és felszerelésekhez élt 3DP módszerekkel. Pape elmondta, hogy az évek során szerzett tapasztalatokat, szakmai tudást most már pótalkatrészek előállításához is hasznosítják. Csapatával pilotprojekt keretében bemutatta és tesztelte a 3D nyomtatás ezirányú lehetőségeit. Véleményük szerint egy printelt alkatrésznek három kritériumnak kell eleget tennie: miután felszerelték, „láthatatlannak”, természetesen biztonságosnak és a lehető legkisebbnek kell lennie.

Elsőként egy Volkswagen Corrado a szabályozó és a markolat közötti adapterét, egy fontos, de miniatűr, az ajtó belső bőrrészét védő alkatrészt printeltek. Az egy centis pénzérmével azonos méretű, tehát nagyon kicsi és ritka rész nyomtatása komoly kihívás volt, különleges precizitást igényelt.

Az adatok összegyűjtése után álltak neki változatos minőségű prototípusok készítéséhez. Mindegyiken volt kisebb eltérés, de a későbbi módosításokat, sokszoros újracsiszolást követően sem voltak elégedettek. Végül visszamentek egy lépéssel, a szkennelt adatokat „előkezelték”, majd jöhetett a nyomtatás. Egyelőre nem tudni, mennyire sikeres a pilotprojekt, de már az eddigi tapasztalatok is nagyon pozitívak, Pape és csoportja rengeteget tanult a munkálatokból. Például azt, hogy a 3D nyomtatással jelentősen bővül a mérnöki tevékenységek köre, új elemekkel gazdagodik az autógyártás.

Fémek megmunkálása, fémekből tárgyak készítése annyira fontos és ősi tevékenység, hogy az emberi történelemben korszakokat neveztek el róla: volt már bronzkor és vaskor is, és a 3D fémnyomtatással ugyan aligha fognak egyetlen érát is azonosítani, az ipar 4.0-hoz kapcsolódó, más megoldásokkal együtt ahhoz vezető technológia mégis markáns fordulatokat hoz a közeljövő gyártóiparában.

Sokan látják benne a 3D nyomtatás jövőjét, egyre többen foglalkoznak vele, és meghatározó szerepet játszik a technológia iparrá válási folyamatában. Az átalakulás egyik élharcosa a Massachusetts állambeli Markforged. A cég desktop gépekre kidolgozott nagyon szilárd, masszív anyagaival, szénrosttal és kevlárral vált ismertté, majd az elsők között kezdett el fémnyomtatással foglalkozni. Az idei CES-en, a jelenlegi gépeknél összetettebb formákat printelő Metal X-el és a nyomtatófarm koncepcióval hívta fel magára végképp a szakmai világfigyelmet. Nagyléptékű fémnyomtatásban gondolkoznak, amihez saját technológiát is dolgoztak ki, az atomdiffúziós eljárást rövidítő ADAM-et.

Jövőre vonatkozó elképzeléseik egy szóban foglalhatók össze: párhuzamosítás. A Stratasyshez hasonlóan számítási felhőből vezérelt rendszerekre, rendszerintegrációra  és szerveralapú nyomtatási munkákra gondolnak.

Nem egyetlen világraszóló változással, hanem megoldásaik folyamatos tökéletesítésével, legújabb eredményeik a rendszerbe történő azonnal beépítésével, inkrementálisan forradalmasítanák a technológiát. Maga a nyomtatófarm – egyetlen nagyobb, gyorsabb stb. szupergép helyett több kisebb párhuzamos használata – sem forradalmi ötlet, elég a szerverfarmokra gondolni, és máris látjuk a párhuzamot. Desktop-méretű fémnyomtatókból összeállítani egy printerfarmot viszont egyedi ötlet, ráadásul ezeket a gépeket úgynevezett mikrohullámos szinterezéssel támogatnák.

Szinterezéskor rétegek összeforrasztásával érik el a masszív nyomatot. A megoldás kulcstényező a 3D fémnyomtatásban, mert a lerakott rétegnek az előzővel és a következővel is össze kell állnia. A mikrohullámos eljárás viszont sokkal gyorsabb, mint a szinterezés más formái. Mivel a műanyag kötőanyaggal kiegészített fémpor – felmelegített állapotban –, ellentétben a szilárd fémekkel, elnyeli a mikrohullámos sugárzást, a részek órák alatt elkészíthetők. A módszer ráadásul nemcsak gyors, hanem finomabb szemcseszerkezetet eredményez, amelyből még erősebb részek hozhatók létre.

Greg Mark, igazgató elmondta, hogy a mikrohullámos szinterezés nem az ő találmányuk. Tudományos tanulmányokban már másfél évtizede írtak volna, a tetszetős elméleteket viszont előttük senki nem ültette át a gyakorlatba. Egyelőre prototípuskészítésként tekintenek rá, gyártási alkalmazásokhoz több idő kell. Meg kell bizonyosodniuk, mennyire működik.

A 3D Printing Industry jövőnéző sorozatában ezúttal Tim Weber a HP 3D nyomtatással foglalkozó globális csapatának (a pontosság kedvéért: 3D Printing Materials and Advanced Applications) vezetője fejtette ki véleményét a következő évekről. A HP-re sokat kellett várni, hogy színre lépjen a területen, aztán berobbant és ma már megkerülhetetlen szereplő. Anyagfejlesztésük főként polimerekre, kerámiákra és fémekre vonatkozik, míg az alkalmazások a Multi Jet Fusion technológia köré épülnek, amellyel hagyományos eljárásokkal kivitelezhetetlen termékek állíthatók elő.

Másokhoz hasonlóan Weber is emlékeztet rá, hogy a 3DP évtizedek óta jelen van, mégis most lép túl klasszikus prototípuskészítő gyökerein, szertágazó iparágak képviselői a technológiával most kezdenek nagyon sokféle részt és terméket létrehozni. Az évi 30 százalékos piaci növekedés a következő öt évre 18 milliárdos üzletet vetít előre. A legfontosabb változás, azonban a 12 trillió dolláros globális gyártószektor átalakulásának egyik hajtóereje a nyomtatóanyagok árának csökkenése. Ha a trendek folytatódnak, a 3DP meghatározó része lesz a mindent, így gyárakat is digitalizáló negyedik ipari forradalomnak. Sokat javít a gyártási eljárásokon, amivel átírja az ellátási láncot, teljesen új fogyasztótípusok és vállalati termékkategóriák tűnnek fel. Weber a jobb minőségű alkatrészekkel és termékekkel, tízszer gyorsabb és fél áron történő előállításukkal indokolja előrejelzését.

Az iparág növekedését azonban hátráltatja, hogy egyelőre kevesen gyártanak nyomtatóanyagokat, pedig sokkal több matéria kellene az érintett cégek igényeinek kielégítésére – minden létező és elképzelhető színben, szilárd, rugalmas, konzisztens, tartós stb. Az árak csökkenése szintén kulcstényező. De azt a szemléletet is meg kell haladni, hogy a fröccsöntés és a 3DP ugyanannak az érmének a két oldala. Nem azok. Mindezekhez pedig a mainál nagyobb mértékű együttműködés szükséges.

A nyomtatóanyagokkal kapcsolatos innovációk nyílt ökoszisztémát alkotnak – szögezi le Weber.

A Jet Fusion tavalyi bejelentésével egyidőben indították el a HP Nyílt Platformot is, amivel egyértelműen a nyitottabb anyagfejlesztést célozták meg. Egyetlen cég sem sajátíthatja ki magának ezt a területet, nem létezhet vákuumban. Ezért kell együttműködniük a meghatározó vállalatoknak és persze a többieknek is: HP, Arkema, BASF, Evonik, Henkel, Lehmann & Voss stb. Most ők a legfontosabb szereplők.

Weber elégedett az eddigi egy évvel. Öt éven belül viszont rengeteg anyagot és sokszáz anyaggyártó céget szeretne látni. Az oregoni Corvallisban ezért nyitották meg nemrég a világ első 3D Nyílt Anyagok és Alkalmazások Laborját, és adtak ki anyagfejlesztő készletet (MDK).

A jövő anyagaiba mini áramkörök és szenzorok is integrálhatók lesznek. Az összes rész központi processzorral kommunikálhat, állapotáról valósidőben számolhat be. Képzeljük el, hogy egy autó gyártásakor történik mindez. A hibák sokkal könnyebben és gyorsabban korrigálhatók.

Végtelenek a lehetőségek az innováción és versenyen alapuló nyílt ökoszisztémában, és a 3D nyomtatásnak ebbe az irányba kell fejlődnie. Ha így lesz, nagyon izgalmas évek előtt állunk – összegez Weber.