FREEDEE BLOG

Két ausztrál ipari konzorcium, az ELO2 és az AROSE az Ausztrál Űrügynökség ötvenmillió dolláros Hold-Mars programjának keretében a NASA Artemis missziójához kapcsolódó holdjárókon dolgoznak, prototípusokat dolgoznak ki hozzájuk.

Mindkét konzorcium kapott négy-négymilliót a prototípus fejlesztéséhez, aztán az ELO2 nemrég be is mutatta a sajátját. Ausztrál ipari szereplők, űr startupok, nagyvállalatok, egyetemek és kutatóintézetek együttműködése áll mögöttük. A multidiszciplináris csapat pedig garantálja az űrkutatáshoz nélkülözhetetlen változatosságot, komplexitást, innovációt.

A prototípus fontos szerepet játszhat a nagyközönség érdeklődésének felkeltésében, figyelemfelhívás az ausztrál űriparra. A jármű 2026-ban állhat munkába, és kritikus szerepet tölthet be az ország Moon to Mars Trailblazer missziójában.

A misszió során távolról, távirányítva gyűjtenek holdtalajt, amelyet a NASA az égitesten – annak is a déli sarkán – dolgozó feldolgozóegységéhez juttatnak el. A kezdeményezés célja oxigén kinyerése a regolitból, ami kulcsfontosságú az ember folyamatos holdi jelenlétéhez.

A Trailblazer program az ausztrál űrszektort fellendíteni hivatott 150 millió dolláros befektetés része. Ha a Roo-ver névre hallgató rovert beválogatják, fontos feladata lesz a regolit NASA-létesítményre szállításában. A prototípust eleve úgy tervezték, hogy megbirkózzon a Mars kihívásokat tartogató felszínével, teszteljék az alvázat és kerékfelfüggesztés-alrendszereket, speciális műszereket és kerekeket vezessenek be.

A fejlesztés fontos része a 3D nyomtatás innovatív alkalmazása, nélküle másként alakulna a terepjáró jelene, jövője. A brisbane-i Titomic fémnyomtató speciális hidegfúvásos technikájával remek teljesítményű részek kivitelezését garantálja, míg a Melbourne-i Királyi Technológiai Intézet szintén a fémnyomtatás egyedi használatával járult hozzá az eddigi eredményekhez.    

A 3D nyomtató- és szkennelőtechnológiákat egyre szélesebb körben használják kulturális emlékek, történelmi jelentőségű tárgyak megőrzésére. A technológiával alacsony költségen létrehozható (3D szkenneléssel részletesen megörökített) bármilyen tárgy fakszimiléje.

A 3D szkennelés kulcsszerepet játszott sok-sok történelmi munka, kulturális és világörökség fennmaradásában.

India most újabb történelmi jelentőségű gyűjteményt ment át 3D nyomtatással a huszonegyedik századba. A Bengaluru-székhelyű Tara Prakashana nonprofit szervezet pilotprojektet indított 3300-nál több régi pálmalevél kézirat 3DP-vel történő másolatának elkészítésére. Mondanunk sem kell, hogy a 3D nyomatok jobban ellenállnak az idő és az elemek által okozott viszontagságoknak.

A gyűjtemény ősi védikus irodalom, tanítások. A védikus bölcselet a szubkontinens egyik legkiemelkedőbb, a korai hinduizmus fejlődését jelentős mértékben befolyásoló kulturális hagyománya.

A szervezetet a jelenleg a (New York állambeli) Rochester Technológiai Intézet professor emeritusa, P. R. Mukund alapította 2006-ban, rendeltetése a régi védikus források megőrzése, továbbadása. Ezek a vallási szertartások egyébként ma is léteznek.

A tudós hosszú évek óta foglalkozik régi kéziratok megőrzésével. Munkájára a Tara Prakashana első projektjeinél figyeltek fel, amikor digitális képalkotást és szkennelést kezdtek el használni pálmalevélre írt védikus és hindu munkák archiválásához, megőrzéséhez. A modern technológiával lehetővé vált a megkopott és „megöregedett” írások felturbózása is.

A mostani pilotprojekt sokat profitál a digitalizálásból. A Vayu Robotics is részt vesz benne, segítségükkel 3D nyomtatással másolják a pálmaleveleket. A nyomatok könnyen tárolható, víznek és rovaroknak ellenálló, többszáz évig megmaradó, tartós műanyag filamentből készülnek. A technológiával ráadásul sok időt is megspórolnak, azt viszont nem árulták el, hogy milyen nyomtatóeljárást használnak.

Világszerte nagyon pörög a 3D épületnyomtatás, a legutóbbi projekteknek olyan egymástól távoli helyek adnak otthont, mint Dánia, Japán és Guatemala. A legújabb az ausztrál Luyten 3D nyomtatócég bejelentése, hogy az Új-Dél Wales Egyetemmel (UNSW) közösen printelnek Melbourne-ben lakást.

A projekt különlegessége, hogy ez lesz a déli félteke első additív gyártással készült, tulajdonosok által lakott háza.

Az együttműködés során a Luyten Platypus épületnyomtatóját és technológiáját használják majd. A printer mesterséges intelligenciával dolgozik nagyméretű épületeken. A házak speciális betonból készülnek.

Az UNSW Arch-Manu (Next-Gen Architectural Manufacturing) kutatócsoportja tervezői szakértelemmel járul hozzá a kezdeményezéshez. A munka közben generálódott adatok alapján igyekeznek segíteni 3DP épületprojektek új ausztrál szabványainak a kidolgozását. A mostani mérföldkő lesz szerintük: a legújabb design és technológiai kutatásokat a gyakorlatba ültetik át. A munka megváltoztathatja az ausztrál építőipart.

A Luyten elméletek bebizonyítását látja a projektben, és újabb példa lesz arra, hogy a 3D nyomtatás a fenntartható és megfizethető építkezés soron következő nagy dobása.

A többi épületnyomtatáshoz hasonlóan és a hagyományos technológiákat használó építkezésekkel szemben, ezúttal is sokat spórolnak a kiadásokon, gyorsabban készülnek el, kisebb lesz a széndioxid-lábnyom. Az egyik legfontosabb különbség, hogy nincs szükségük betonzsaluzatra.

A tervek szerint 2024 elején végzik el a munkát. A terv nemcsak a 3D nyomtatás rugalmasságát és sokoldalúságát, hanem a számítógépes tervezés és az additív gyártótechnológia építészeti előnyeit és azt is demonstrálja, hogy a hagyományos költségek töredékéért különleges terek alkothatók – magyarázzák a fejlesztők.

A kansasi Wichita Állami Egyetem (WSU) a NASA gyártási paradigmaváltását hatékonyan segítő hároméves projektet fog vezetni. A váltás lényege, hogy a földi gyárakat űrbéli gyárak követik. A kezdeményezésben a Kansasi Állami Egyetem és a Kansasi Egyetem is részt vesz.

A projekt úttörő szerepet játszhat az elektrofonáson (electrospinning) alapuló új űrbeli gyártótechnológia kifejlesztésében. Az elektrofonás szálgyártási eljárás, elektromos erőt alkalmaz polimeroldatok vagy polimer olvadékok töltött szálainak kihúzására néhány száz nanométeres nagyságrendű szálátmérőig.

Ha a projekt sikeres lesz, a felsőoktatási intézmények új kutatási vállalkozást hozhatnak majd létre. A vállalkozás a világűrbéli gyártásra (in-space manufacturing, ISM) specializálódva járulna hozzá Kansas szövetségi állam légközlekedés-iparához.

A nanorostos elektrofonás technológia kivitelezhetőbbé tételén munkálkodnak majd, és bizakodnak, hogy időben komoly gyártótevékenységet végezhetnek a világűrben, amely törvényszerűen újabb tudományos és gazdasági missziókat alapozhat meg.

Az innovatív rendszerrel könnyebben kivitelezhetők bonyolult és hosszú ideig tartó űrmissziók. Korábban csak álmodni lehetett hasonlókról, de a NASA 2022-es Artemis I-e bebizonyította, hogy az űrbéli gyártás nem sci-fi, hanem közeli realitás. A jövőbeli újabb Artemis-utak nyilván fontos szerepet játszanak az űripar további gyors fejlődésében.

A gyártást igyekeznek majd rugalmassá, kívánság szerintivé (on-demand) és fenntarthatóvá tenni. Az additív gyártásból eredő ISM persze még kezdeti fázisban jár. A nyomtatást viszont jelentős mértékben befolyásolja a gravitáció, bár létezik már zéró és mikrogravitációban is működő 3D printer, ugyanakkor nyilván nem ez a megoldás. A fenntarthatóság jócskán korlátozza az ISM additívgyártás-lehetőségeit.

Erre javasolják a kansasi kutatók a gravitációtól nem függő elektrofonásos ISM-et, mint a paradigmaváltás szerves részét.

A fémalapú additív gyártással foglalkozó norvég Norsk Titanium az utóbbi időkben ugyan anyagi gondokkal küszködött, de a problémák ellenére folytatja repülőgép-alkatrészek gyártását. Ezirányú tevékenységükben mérföldkőhöz jutottak el: a cég gyors plazmalerakását (Rapid Plasma Deposition, RPD), egy AM-eljárást az Airbus gyártásra alkalmasnak minősítette.

A Norsk Titanium végfelhasználói szerkezeti darabok beszállításával kezdte a Boeingnek. A termékeket a New York állambeli Plattsburgh-ben, Merke IV RPD rendszerekkel készítették, és a nyomatokat már használják is kereskedelmi repülőgépekben.

A céget komoly védelmi és ipari ügyfelei miatt egyre jobban elismerik, most pedig az Airbusszal többéves együttműködés keretében partnerek, és a Merke IV, valamint az RPD-folyamat sikere, a használati engedélyek újabb komoly előrelépést jelentenek.

Az Airbus-leányvállalat Premium Aerotec szerkezeti részeket rendelt a norvég vállalattól, amely az első szállítmányt most juttatja el hozzájuk. Az additív gyártással készült „előformákat” gondosan megmunkálták, ellenőrizték a minőségüket, majd beépítették egy A350 szerelvénybe.

Régóta vártak ezekre az eredményekre. 2023-ban 7-15 millió dollár bevételt céloztak meg, csakhogy egyes kiszállítások késése és pontosan az Airbus minőségi jóváhagyásának csúszása miatt egyes bevételek 2024-re mennek át, így pedig a 2023-as számok a vártnál és előzetesen kalkuláltnál rosszabbak.

A nem is annyira közép- és hosszútávú, 2026-ra kijelölt célt ennek ellenére 150 millió dollár bevételben határozták meg.

Az Airbus mellett, a Norsk egy meg nem nevezett amerikai céggel is a megrendeléshez szükséges minőségkontrollon dolgozik, tehát a titán megmunkálásában kiemelkedő szerepet játszó vállalat kilátásai egyre bíztatóbbak.

2023. november 29. és 2024. április 28. között a párizsi Musée des Arts Décoratifs ad otthont a 3D nyomtatással is dolgozó, úttörő holland divattervező, Iris van Herpen munkáinak (Sculpting the Senses). A látogató haute couture-t és kiegészítő kellékeket, folyamatos munkalaboratóriumot látva, ismerkedhet az egyik legjelentősebb kortárs művész egyedi világával.

Munkásságának lényege jelen csúcstechnológiák és klasszikusabb, kézmíves eljárások összetéveszthetetlenül egyéni stílusban történő közös nevezőre hozása. Van Herpen átlényegíti a divatot, minden keretet átlépve teremt összművészetiséget, mint a divatot és high techet, tudományt és művészetet szintén különleges módon használó és tudomány-művészetben egyesítő honfitárs, Anouk Wipprecht vagy Neri Oxman. Mindhárman jelentősen hozzájárultak ahhoz, hogy a 3D nyomtatás gyorsan elterjedt a divatban.

A tizenegy teremre osztott kiállítást szisztematikusan alakították ki, a látogató speciális utat jár be, a mikro- és makroszinttől jut el a világűrig, végtelen terekig, a terek felderítéséig.

Az alkotóra a természet, a tudomány és az irodalom hatott leginkább, és egyike azon kevés divatkreátoroknak, akik kihagyják az alkotófolyamat rajzolás-részét. Helyette az anyaggal kezdi, minden szögből tanulmányozza, hogy elképzelje az új ruha vagy kiegészítő jellemzőit.

A látogatók közel száz ruhát, mintegy negyven kiegészítőt csodálhatnak meg. Nem akárkik viselték őket: Shakira, Beyoncé, Natalie Portman, Lady Gaga… Nem mindegyik nyomtatott, de a modern technológia hatása az összesen érezhető, mint ahogy az is, hogy sok esetben festővel, szobrásszal, íróval, hangszobrásszal való együttműködés gyümölcséről van szó. Anyagok és színek izgalmas keveredése, meghökkentő formák.

Az additív gyártással készültek közül a Hybrid Holism sztereolitográfiával, a Foliage PolyJet technikával, a Cathedral szelektív lézeres szinterezéssel jött világra. A Futurama a belga Materialise-szal, az egyik leginnovatívabb 3DP-vállalattal közösen, a cég Blueprint PA 12 porából készült munka. A 3D nyomtatásról összességében elmondható, hogy minden egyes alkalommal másként kivitelezhetetlen új formákra, mozgásokra, anyagkombinációkra ösztönözte a művészt.

A Skeleton Incarnate szobában lévő poliamidból, szelektív lézeres szinterezéssel nyomtatott Skeleton (csontváz) ruhát az élő emberi anatómia, a morfogenezis ihlette meg, a kollekció pedig izmokra, szövetekre és csontokra összpontosít. A posztmodern természet és a huszonegyedik századi ember kapcsolatát megjelenítő végeredmény, a ruha kifinomult, bonyolult és részletgazdag, olyan, mint egy exoskeleton.

Ha esetleg Párizsban járunk, ne hagyjuk ki Iris van Herpen kiállítását!

Egyre több anyag kompatibilis a 3D nyomtatótechnológiákkal; egyikükön-másikukon bizony alaposan meglepődünk. Ma már például a kávé és a sör is használható printeléshez, úgyhogy szinte bármi jöhet.

Christien Meindertsma holland tervező projektjében egyedire kialakított robotkar, a FLOCKS Wobot képes volt víz és minden más anyag hozzáadása nélkül rétegenként lerakni – printelni – a gyapjút. Az anyagból bármilyen tárgy létrehozható.

A robot új életet ad a textiliparban használhatatlan gyapjúnak. Azért az, mert túl finom, így pedig ki lehet hajítani.

A designer a körkörös (circular) gazdasághoz akar hozzájárulni projektjével. Honlapján olvasható, hogy Hollandiában évente 1,5 millió kiló gyapjút dobnak ki, az Egyesült Államokban 2022-ben pedig ennek a mennyiségnek közel négyszerese jutott ugyanerre a sorsra. Gondoljunk bele az ökológiai következményekbe, ha mind a szemétbe kerül.

Meindertsma erre talált ki működő megoldást. Abból a tényből indult ki, hogy a gyapjú sok anyaggal összehasonlítva, számos előnyös tulajdonsággal rendelkezik: újrahasznosítható, biológiailag lebomlik, erős és masszív, remekül szigetel, jól átereszti a vizet, sőt, 560 Celsius-fokig a tűznek is ellenáll. Mindez együtt azt jelenti, hogy kiválóan használható 3D nyomtatáshoz.

A kart szenzorokkal felszerelt, működtetője által biztonságosan használható kobotra – együttműködő robotra – rögzítették. A gyapjúrétegeket úgy rakja le egymás után, mint egy 3D printer a filamenteket. A tervező elmondta, hogy a kar minden gyapjúfajtával kompatibilis, de legjobb a nyersgyapjú, mert az a legfenntarthatóbb – derült ki a teszteken. Az anyagnak nem kell különösebben finomnak lennie, feldolgozottnak sem. Csak az fontos, hogy ki legyen mosva.

A gyapjúnyomtatás több területen lehet hasznos, különösen akusztikai és szigetelő termékeknél, de a design- és a bútorszektorban is.

A 3D nyomtatás egészségügyi alkalmazásaival kapcsolatban, a kezelésben részesülő beteg kényelmét és rehabilitációját szolgáló, főként műanyag nyomtatószálakról, fotopolimer műgyantákról, szilikontechnológiákról beszélünk, míg a fémek felhasználásáról hajlamosak vagyunk megfeledkezni, pedig sok implantátum, sebészi műtét és protézisek megkerülhetetlen, az adott személyt évekig, vagy akár élete hátralévő részében elkísérő tárgyak kihagyhatatlan részei.

Az orvosi nyomatok egyik általános problémája, hogy a szervezet mennyire fogadja be, illetve löki ki magából azokat. Az idegen anyag szervezetünkkel folytat interakciókat, így mellékhatásokat is kiválthat, sőt, fertőzéseket is okozhat.

A Washingtoni Állami Egyetem (WSU) kutatói ezekkel a problémákkal foglalkozva bejelentettek egy, természeténél fogva antibakteriális, egyszer majd sebészeti beültetésekhez használható anyagot, egy fémet.

Tesztelés közben a printelt anyag a fertőzést okozó baktériumok 87 százalékát elpusztította. Implantátum funkciójának veszélyeztetése nélkül tette, és a körülötte lévő szövetek sem lökték ki. A kutatók bizakodnak, hogy fejlesztésük hasznos eszköz lehet baktériumok átlagos sebészi műtétek, például csípő- vagy térdprotézis-beültetések közbeni kontrollálásához.

A baktériumok e műtétek során és utánuk történő elszaporodása a beültetések kilökésének legfőbb oka. A természeténél fogva ellenálló anyagok viszont képesek megölni a káros baktériumsejteket. Ha pedig így tesznek, az implantátumok hosszútávú kilátásai drámai mértékben feljavulnak.

A sebészetben leggyakrabban titánnal dolgoznak. A medicinában legalább fél évszázada, ráadásul nem sok változtatással használt fém antibakteriális tulajdonságai közepesek. Az implantátum bakteriális felépítése miatt gyakori a kilökődés, ami nemcsak műtét közben, hanem a következő hetekben, hónapokban is megtörténhet. Legrosszabb esetben a betegnek vissza kell mennie, a beültetést pedig kiveszik, majd helyettesítik.

A WSU-n fejlesztett új anyag – titán, tantál és réz keveréke – esetében nincs szükség ilyen drasztikus lépésre, és a páciensnek sem kell kiegészítő antibiotikumokat szednie. A kutatás természetesen folytatódik, mert el szeretnék érni, hogy az új anyag a baktériumok 87 százaléka helyett a 99 százalékukat pusztítsa el.

A VoxelMatters Research beszámolója alapján a fémalapú 3D nyomtatás piaca mintegy 2,85 milliárd dollár bevételt generált 2022-ben. Éves összehasonlításban, ez a szám huszonhat százalékos növekedést jelent 2021-hez képest, és jelzi is egyben a szektor jelentőségét.

A bevételek több mint fele a 3D hardverből, a technológiai fejlesztésekből származnak. Ezt követik a szolgáltatások és az anyagok, míg az üzleti szektorok közül egyértelműen a légjármű-ipar volt a befutó.

Ha a növekedés ugyanebben a tempóban folytatódik, a piac 2032-re elérheti a negyvenmilliárd dollárt.

A tanulmányhoz a fémnyomtatásban dolgozó, négyszáznál több vállalattal, köztük 3D felszerelés-gyártókkal, anyagfejlesztőkkel, szolgáltatókkal végeztek felméréseket. Az anyagot 170-nél több táblázat és grafikon illusztrálja, és olyan szektorokat mutat be, mint az autógyártás, az egészségügy, a légjármű-ipar, az energetika vagy a fogyasztói javak, miközben a fémnyomtatásról is átfogó képet ad.

A légjármű-ipar vezető szerepében semmi meglepő nincs. A szektor gyorsan, az elsők között átvette a technológiát, és ma már a szerszámkészítésben, a prototípuskészítésben és végtermékek gyártásához, tehát az ipari tevékenységek minden szintjén egyaránt alkalmazza. Vezető vállalatok, mint az Airbus és a Boeing speciális központokat is nyitottak.  

Megsüvegelendő, hogy a szerzők kevésbé ismert gyártófolyamatokra, például a hidegfúvásra és a súrlódásos keverőhegesztésre összpontosítottak. Az volt a céljuk, hogy megmutassák: a fősodornak számító poralapú megoldásokon kívül is léteznek jól működő fémnyomtató-technológiák.

Egyes problémákra, például folyamatok és anyagok hitelesítésére gyors megoldásokat kell találni, de a fejlődés ennek ellenére dinamikus, a piac pedig egyre érettebb.

Hála az EOS, a Trumpf, az SLM Solution és más cégek tevékenységének, Németország a fémnyomtatás egyik úttörője, újításai különösen a lézer-olvasztásos porágyas folyamatokban kiemelkedőek. Ázsiában a kínaiak elsősorban porágyas technikákat használnak, míg Japánban inkább az irányított energialerakásra (DED) fókuszálnak.

A piacot az Egyesült Államok vezeti, a helyi piac nagyon aktív és dinamikus, ami persze cseppet sem véletlen, mert a főszereplők nemzetközi nagyágyúk. 

A Quantica berlini 3DP startup bejelentette mesterséges intelligencián alapuló új szoftvere, a MultiSlice integrációját többanyagú NovoJet nyomtatótechnológiájába, a novemberben bemutatott NovoJet OPEN gépekbe (az első kiszállításokra 2024 első negyedévében kerül sor). A 3D modelleket megbízhatóan szimuláló szoftver többanyagos végtermékek precíz gyártását biztosítja a felhasználóknak.

A cég vezetősége elmondta, hogy mivel a 3D nyomtatásban egyre több nyomtatófejjel dolgoznak, a használatban lévő szoftverek korlátozzák a hardver lehetőségeit. Egyre nehezebb kikalkulálni, hogy milyen anyag milyen voxelbe kerüljön. Ezért van szükség teljesen más, a jelenlegi kutatásokon és a modern szoftvertechnológián, például gépi tanuláson alapuló megközelítésre.

A fejlesztők az új lehetőségeknek az anyagsugaras (material-jetting) nyomtatásban tág teret engedő szoftver-hardver szinergiában gondolkoznak.

A NovoJet OPEN saját fejlesztésű NovoJet tintasugaras nyomtatófejjel rendelkezik. Ezek a fejek sokféle anyaggal kompatibilisek, köztük ultranagy viszkozitásúakkal, nagy részecsketerhelésűekkel, szemcseméretűekkel, valamint az áramot jól vezető pasztaszerű matériákkal.

Más tintasugaras nyomtatófejek nem rendelkeznek ezekkel a lehetőségekkel, sőt, az új printerrel voxelszinten kombinálhatók funkcionális anyagok is, azaz egyetlen nyomtatással létrehozható több anyagból álló tárgy.

A NovoJet OPEN novemberben indult bétaprogramjához csatlakozott partnerek, például a Fraunhofer Gyártástervezési és Automatizálási Intézet és az ausztrál polimergyártó REHAU Industries anyagokat hitelesítenek a géphez, alkalmazásokat fejlesztenek hozzá, finomhangolják a printer paramétereit. A béta-.felhasználók több iparágban, köztük a fogászatban és az elektronikában is tanulmányozzák a printer alkalmazásait.

Az új munkamenedzselő és szeletelő szoftver segítségével a nyomatok formái és funkciói is szimulálhatók. A pontos előrejelzéseket a fejlett algoritmusok és az MI garantálják. A jövőben a fizikai tulajdonságok (mechanikai jellemzők, például rugalmasság, vezetőkészség, illetve olyan vizuális jegyek, mint a szín) nagyobb voxel-szintű kontrollját igyekeznek elérni. Most pont ezen dolgoznak.