FREEDEE BLOG

A medicina a 3D nyomtatás egyik leglátványosabban fejlődő alkalmazási területe. Egy skóciai kutatás eredményei szív- és érbetegeken segíthetnek.

Szintetikus erek kidolgozásával csökkenhet a vénák eltávolításával járó szív koszorúműtétek utáni hegesedés, fájdalom és a fertőzés kockázata. Az Egyesült Királyságban évente mintegy húszezer ilyen műtétet végeznek.

A szintetikus erek más szempontból szintén nagyon hasznosak lehetnek: hozzájárulhatnak, hogy a mesterséges graftok kevésbé hibásodjanak meg. Utóbbiak szervezetbe épülése komoly kihívásokkal jár.

Az Edinburgh Egyetem kutatói kétlépcsős folyamatban, 3D nyomtatóba integrált forgó orsót használva igyekeztek vízalapú gélből csőszerű graftokat létrehozni, amelyeket elektro-szálképzéssel (electrospinning) erősítettek meg. Az eljárás során magas feszültséget alkalmaztak nagyon vékony nanoszálak kihúzására, miközben a mesterséges véredényt biológiailag lebomló poliészter-molekulákkal vonták be.

A teszteken bebizonyosodott, hogy a szintetikus erek ugyanolyan erősek, mint a természetesek.

A különféle alkalmazásokhoz használható 3D graftok egy és negyven milliméter közötti vastagságban készíthetők. Mivel nagyon rugalmasak, könnyen integrálhatók az emberi testbe.

A kutatás következő szakaszában előbb állatokon vizsgálják az új ereket, majd emberi tesztekkel folytatják.

„Hibrid technikánkkal új és izgalmas lehetőségek nyílnak meg a szövettervezésben használható cső-alakú szerkezetek gyártására” – nyilatkozta Faraz Fazal, a kutatást ismertető tanulmány elsőszámú szerzője, majd hozzátette, hogy az eredménnyel az érszövet-technológia egyik régóta fennálló kihívására adtak választ: az emberi véna biomechanikus tulajdonságaihoz hasonlókkal rendelkező vezetéket kellett előállítaniuk.

Munkájukkal hozzájárulnak, hogy a szív- és érrendszeri betegségekben szenvedők a jövőben jobb kezelést kapjanak.

Az ASTM Nemzetközi Additív Gyártás Kiválósági Központ kizárólag a terület végfelhasználói közé tartozó több iparági hivatalosan elindította az AM CoE Additív Gyártás Hitelesítő Bizottságot (ASTM AMCC).

Az ASTM AMCC rendeltetése több szektor főszereplőinek összehozása, együttműködés az additív gyártás ellátási láncait minősítő ellenőrzési kritériumok kidolgozásában. A fejlesztések hivatalosan publikált nemzetközi szabványokon és legjobb ipari gyakorlatokon fognak alapulni.

A bizottság tagjai a légjármű- a védelmi ipart, a közlekedést és az egészségügyet képviselik, több mint egy éve dolgoznak együtt. Nagyon várják, hogy a gépjármű-ipar szereplői is hallassák hangjukat. Az audit feltételeit tartalmazó anyag első változata hamarosan elkészül.

Az AMCC munkájával áttekinthetőbbek lesznek a beszállítók lehetőségei, kiváló platformként funkcionálhat végfelhasználók számára, mert közösen kezelhetik a 3D nyomtatás gyakori minősítési kihívásait.

A szervezet több szektor legjobb minősítési és hitelesítési gyakorlatát bevezetve, dolgozta ki az e területek szükségleteire reagáló kritériumokat. Kidolgozásuk részletes, erőforrás-igényes folyamat, a belőlük származó érték viszont a teljes 3DP-ágazat számára komoly előnyökkel jár – hangsúlyozták többen.

Az AMCC a kritériumok kidolgozása mellett bevezetésükért és frissítésükért, valamint a hitelesítési program menedzseléséért egyaránt felelős. A szabványosított hitelesítéssel a szolgáltatók áramvonalasíthatják iparági törekvéseiket, hozzájárulnak az additív gyártás jelenleginél robusztusabb ellátási láncának kialakulásáért.

Az AMCC továbbra is átfogó ellenőrzőlistákat készít az additív gyártószektornak. Az iparág vezetőit egyesítve, tesznek összehangolt erőfeszítéseket a terület további fejlődéséért, robusztus és megbízható ellátási láncok biztosításáért.

A 2023-ban 2,6 milliárd dolláros nyomtatott fogyasztói termékek piacát a végfelhasználói alkalmazások határozták meg, és a jövőben sem lesz másként: szignifikáns növekedés várható. A VoxelMatters szakportál vertikális piacelemzést végzett az életmód-, design- és luxuscikkek jövőjéről, és megállapították: 2033-ban 28 milliárdnál nagyobb lesz a terület éves piaca. 

Az elemzéshez sok 3DP-vállalat, tanácsadó cég szakembereivel dolgoztak együtt.

A tanulmány szerzői kiemelik a 3D nyomtatással készült fogyasztói termékek növekvő jelentőségét: jobban teljesítenek, hatékonyabbak és egyedibbre alakíthatók ki, mintha hagyományos technológiákkal gyártanák őket.

Az anyagban olyan általánosan elérhető printelt árucikkeket vizsgáltak, mint az életmód-termékek (szemüvegek, lábbelik, sportfelszerelések, fogyasztói elektronikai cuccok), a design-termékek (bútorok és divatdarabok is) és a luxuscikkek, például ékszerek és órák.

A hardver-, anyag- és nyomatkeresletről és bevételről állnak rendelkezésre szegmens-specifikus információk.

A fogyasztási cikkek piacán 2022-ről 2023-ra 24.7 százalékos volt a növekedés: 2,1 milliárd dollárról 2,6-ra bővült a termékszegmens. A szám a fogyasztási cikkekben felhasznált összes eladott polimer és fém 3DP hardvert és anyagot, szolgáltatói bevételeket egyaránt lefedi.

Az elemzésből kiderül, hogy az additívgyártás-szolgáltatások a hardver- és anyaggyártó vállalatok elsőszámú célszegmense, viszont a végfelhasználók által cégen belül készült nyomatok még nagyobb lehetőséget jelentenek.

A prototípusok, szerszámok és kész nyomatok a teljes megtermelt érték 39 százaléka, míg az AM-szolgáltatók által külsőleg gyártott darabok további 29 százalékot jelentenek.

A 2033-as 28,2 milliárd az AM teljes értékláncát lefedő 26,8 százalék éves növekedési rátát jelent. A markáns növekedés azonban csak a fogyasztási cikkek teljes, több billiós piacának kis részét fedi le. Az előrejelzés ráadásul visszafogott.

Négy NASA-asztronauta tért vissza egyéves Mars-misszióról, miközben el sem hagyták a Földet. Az anyabolygón élték át az ottlétet.

Tavaly június huszonötödikén költöztek be a 3D nyomtatással készült marsi lakótérbe a NASA texasi Houston Johnson Űrközpontjában. Az űrügynökség CHAPEA (Crew Health Performance Exploration Analog) projektjében vettek részt.

Ez volt az első alkalom, hogy a NASA szimulált marsi környezetben tesztelt emberi űrmissziókat. A valamivel több mint százötven négyzetméteres Mars Dune Alpha lakókörnyezetet elhagyva, Nathan Jones tisztiorvos és legénységtag elmondta, hogy gyorsan eltelt a 378 nap.

Ottani tartózkodásuk alatt több műveletet szimuláltak: sétáltak a „vörös bolygón”, növényeket termesztettek és takarítottak be, karban tartották a közeget.

Elszigeteltségük mellett szimulált problémákkal, például a Földdel való kommunikációs késésekkel, szakadásokkal és a korlátozott forrásokkal szembesültek. Az asztronauták szerint, a jövőbeli űrküldetés mellett egy másik szintén jövőbeli lehetőségből, a fenntartható földi életből is ízelítőt kaptak az egy év alatt.

Az 1972-es Apollo 17 után a NASA jövőre, az Artemis II küldetés keretében küld először embereket égitestre, igaz, nem a Marsra, hanem a Holdra. A Földön és a Holdon kívül viszont semmilyen égitestet, még a szomszédos Marsot sem érintette humán láb.

A vörös bolygó lesz valamikor a következő célpont, és sosincs korán elkezdeni a felkészülést.

Ötvenöt év telt el az ember Holdra lépése óta, és mérnöki szempontból, az űrmissziók változatlanul hatalmas erőfeszítések. A kutatás számos kihívása csúcstechnológiáknak, köztük jelentős mértékben a 3D nyomtatásnak köszönhetően viszont már a múlté.

A missziók vagy a Nemzetközi Űrállomás elképzelhetetlen a technológia nélkül, 3DP-vel foglalkozó vállalatok vagy az Oqton 3DXpert szoftver például holdküldetések megkerülhetetlen részei.

Az Agile Space Industries űrben történő meghajtás-megoldásokat szolgáltat: toló- és rakéta-hajtóműveket gyártanak. Tervezéstől 3DP-szolgáltatásokon keresztül a szubtraktív gyártásig, tesztelési lehetőségekig szinte mindent kínálnak.

3DP és meghajtó-rendszerek ideális kombó. Dustin Crouse, az Agile Space Industries főmérnöke szerint a technológiával végtelenek lettek a tervezési lehetőségek, a toló-hajtóművek tömege drasztikusan csökkenthető, tervek gyorsan iterálhatók új tervekké.

Az Astrobotic és az ispace űrkutató vállalatok az Agile Space Industries megoldásaira alapozva fejlesztenek rekordidő alatt küldetéskritikus alkatrészeket. Ami korábban évekig tartott, az most hetekig: ennyi idő telik el a tervezéstől a gyártásig, összeszerelésig, tesztelésig.

A 3DXpert nélkül elképzelhetetlen ez a hatékonyság. A szoftver adja meg a teljes folyamatvezérlés és kontroll lehetőségét az Agile Space Industries-nak. A konzisztens gyártás miatt mérnökök nem nyúlnak a paraméterekhez, és korlátozzák a toló-hajtómű gyártás közbeni megváltoztatását. Gyártómérnökök ugyan változatlanul áthelyezhetnek, törölhetnek alkatrészeket, frissíthetik a sorozatszámokat, de számos funkció eleve meghatározott, hogy ne legyenek véletlen változtatások.

A munkát leegyszerűsíti, hogy a szoftver használatával 3D modellek stl-fájllá alakítás nélkül szeletelhetők. A konverzió gyakran okoz fejtörést, így viszont elkerülhetők azok. A szeletelési idő és a hardverkövetelmény csökkenése szintén a 3DXpertnek köszönhető.

Az Egyesült Államok Energetikai Minisztériumához tartozó Oak Ridge Nemzeti Laboratórium (ORNL) nyilvánosan közzétette additív gyártásra vonatkozó új adatkészletét. Segítségével ipari szereplők és kutatók kiértékelhetik nyomataik minőségét, javíthatnak rajtuk.

Az adatkészlet nagysága jelentősen hozzájárulhat a minőségellenőrzéshez. Az ellenőrzéshez kizárólag a nyomtatási folyamat közben gyűjtött információkat használják, elkerülve a költséges és időigényes utómunkálat-elemzéseket.

Az ORNL Gyártásbemutató Üzemében (MDF) bő egy évtizede rutinszerűen gyűjtik az adatokat. A korai kutatófázis és a nyomatok átfogó elemzéseivel hatalmas információmennyiség gyűjt össze az additív gyártásról, printek minőségéről és teljesítményéről.

Az új anyagokkal, gépekkel és vezérlőkkel, az ORNL a 3D nyomtatás határait feszegető tapasztalatra tett szert, egyben a labor egyedülálló lehetőséghez jutott átfogó adatkészletek fejlesztésére, megosztására. Jó hír, hogy a legújabb immár ingyen is elérhető egy online platformon.

A hagyományos gyártóipar több évszázados minőségellenőrzési tapasztalattal rendelkezik, profitál belőle. Az additív gyártás sokkal újabb, jellemzően drága kiértékelési technikákat használ a minőségellenőrzéshez. Ezek destruktív mechanikai teszttel és nem-destruktív röntgenes számítási tomográfiával elemeznek. Csakhogy a technikák korlátozottak, például nehezen alkalmazhatók nagyméretű nyomatokra.

Itt jön képbe az ORNI új adatkészlete: gépitanulás-modellek taníthatók rajta, hogy javuljon minden egyes print minőségellenőrzése. Abszolút megbízható, a felhasználó bármit megtud belőle a nyomatról. Nyomtatás közbeni mérésekkel előrejelezhető a printelt darab minősége, teljesítménye – ez a 230 gigabájtnyi adatkészlet rendeltetése.

Az adatsor öt különböző geometriai alakú tárgykészlet tervezését, nyomtatását és tesztelését fedi le. Mindegyiket lézeres porágy-technikával dolgozó rendszer készítette. A felhasználók a gép állapotát érzékelő adatokhoz, lézeres szkennelési folyamatokhoz, harmincezer porágyas képhez és a print szakítószilárdságát mérő 6300 teszthez férnek hozzá.

Az ORNI negyedik és legátfogóbb 3DP adatkészletét három másik nyilvános előzte meg. Azok más technikákra összpontosítottak.

A mesterségesintelligencia-alapú szimulációs technológiákat fejlesztő, szintén belga FEops akvizíciójával tovább bővül a 3D nyomtatószoftverek és szolgáltatások egyik piacvezetője, a Materialise. A technológia szívműtétek hatékonyságát hivatott növelni.

Az akvizícióval a Materialise számára lehetővé vált, hogy prediktív szimulációs lehetőségekkel javítsa szív- és érrendszeri megbetegedésekre fejlesztett megoldásait, összességében pedig újabb lépést tegyen a személyre szabott kezelés területén. A felvásárlás összege nem nyilvános.

Tömeges személyre szabással a 3D technológiák élen járnak a beteg-centrikus, mindenkinek a saját anatómiája alapján kialakított gyógykezelés megvalósításáért tett erőfeszítésekben. Ezekkel a kezelési módokkal nagyobb a gyógyulási esély, és a páciensek is elégedettebbek.

A prediktív szimuláció és a mesterséges intelligencia kombinációjával az orvos pontosabban előre tudja jelezni, hogy transzkatéteres szerkezeti szíveszközök hogyan lépnek interakcióba a beteg anatómiájával. A Materialise Szerkezeti Szívbeavatkozások Utánzástervező terméke a szegmentálás, anatómiai elemzés és tervezés egyik ipari szabványa, orvosi kép-adatokon alapuló pontos virtuális 3D modellek kidolgozását biztosítja.

Az integrációval a tervező anatómia-alapú 3D tervezést és MI-alapú szimulációt kínál. Az orvos előre láthatja a műszerei és az adott beteg teste közötti interakciókat. A fejlesztéssel szintet lép a szerkezeti szívbetegségek ellátása, jelentősen bővülnek az előkészítés lehetőségei. Javul a beavatkozások pontossága és hatékonysága, jobbak a klinikai eredmények, nő a betegek biztonsága.

A transzkatéteres eljárások hagyományosan a legbonyolultabb, magas kockázatú betegeknek fenntartott esetek. Manapság viszont egyre gyakoribbak. A betegek beavatkozásra való alkalmasságának kiértékelése, a lehetséges kockázatok, nem várt események felmérése azonban változatlanul komoly kihívás.

Továbbfejlesztett vizualizációs és szimulációs technikák nélkülözhetetlenek a kihívás kezeléséhez. A szívbillentyű-problémákhoz hasonlóan, a strukturális szívbetegségek – a betegek számának folyamatos növekedésével – világszerte egyre komolyabb egészségügyi és gazdasági problémát jelentenek. 2030-ra az éves költségek elérhetik a hetvenmilliárd dollárt.

Tömeges személyre szabással jelentősen javulhat a helyzet.

Az amerikai haditengerészetnél (US Navy) egyre bevettebb gyakorlat, hogy 3D nyomtatással oldják meg kritikus alkatrészek, tárgyak pótlását. A haditengerészet tengeralattjáró bázisának egy ideje az ausztrál AML3D gyártó szállítja be a fémnyomtatókat. Legutóbb idén májusban rendeltek tőlük két printert, negyvenhatmillió dollárért.

A haditengerészet atommeghajtás programjához a Velo3D Sapphire XC nagyméretű printerét és az ATL anyaggyártó termékeit használják. A Velo3D fémtechnológiájával korábban öntéssel készült rakétarészeket állítanak elő (gyorsabban, olcsóbban).

A 3DP használata minden esetben csökkenti a kritikus részek esetében, vagy a tengerészeti Atommeghajtás Program számára kulcsfontosságú gyártásidőt.

A brit hadsereg a szintén ausztrál SPEE3D hidegfúvás technológiával működő printereivel nyomtatja megrongálódott vagy hiányzó alkatrészek pótlásait. A honvédelmi célú 3D nyomatokat NATO-gyakorlat frontvonalában használják.

A 2022-ben bemutatott, konténerszerű XSPEE3D rendszer a szuperszonikus részecske-lerakásként (SPD) is ismert hidegfúvás módszerrel gyorsan készít el nagy fémdarabokat.

A fémport a hangsebességnél háromszor gyorsabban égetik rá egy hordozóra. A sebesség hatására a részecskék ütközéskor egybeolvadnak, egyszerre csak egy rétegben, és mindez a kívánt nyomat elkészültéig folytatódik. Mivel az anyagokat egybeolvassza és nem megolvassza, a hidegfúvás teljesen egyedi 3D fémnyomtató technológia.

A hidegfúvás gyorsasága és pontossága miatt ideális a helyszínen rövid idő alatt tárgyakat előállítani akaró védelmi erők számára. Az XSPEE3D építési tempója percenkénti száz gramm, maximum 0,9x0,7 méteres nyomatokhoz tökéletes rendszer. Minimum százszor, maximum ezerszer gyorsabb a többi fémnyomtatónál.

Az amerikai haditengerészet egy, augusztus másodikáig tartó, Hawaii környéki gyakorlathoz használja az XSPEE3D-et. A gyakorlaton negyven hajó, százötven repülő, három tengeralattjáró, tizennégy szárazföldi csapategység, huszonkilenc ország huszonötezer katonája vesz részt.

A kaliforniai Fugo Precision 3D új fejlesztő az additív gyártóiparban. A vállalat különleges gépet vezetett be a piacra: a Fugo Model A a világ egyik első centrifugás 3D printere. A rendszer fontos szerepet játszhat, mérföldkőnek számíthat a technológia fejlődésében.

Az úttörő megoldás lényege, hogy „réteg nélküli” nyomtatást tesz lehetővé 30 mikron alatti pontossággal, és akár tízszer gyorsabb, mint a hagyományos sztereolitográfiás (SLA) nyomtatók.

Különlegessége még, hogy több utómunkálat-folyamatot integrál egyetlen gépbe (all-in-one). A felhasználó kinyomtathatja, lemoshatja, megszáríthatja és a felületeket utólag finomíthatja ugyanazzal a printerrel. Mindezekkel jelentősen csökkennek a gyártó kiadásai, a munka hatékonyabb lesz.

A megnövekedett sebesség és áteresztőképesség mellett a Fugo vezetősége kiemelte a nyomtatónak azt a tulajdonságát, hogy minden méretben ötven mikron alatti teljesítménnyel képes a precíziós nyomtatásra, ami szintén nagyon fontos, és bíztató a jövőre nézve.

„Szabadalmaztatott, centrifugás nyomtatótechnológiánk nem csupán a meglévő rendszerekhez képest javulás, hanem a 3D nyomtatás lehetőségeinek teljes újragondolása. Az A modelltől azt várjuk, hogy a gyártókat jobb minőségű nyomatok alacsonyabb költségek melletti előállításában segítse” – jelentette ki Bryan Allred, a Fugo Precision 3D alapítója.

Az SLA és a DLP technológia megjelenése óta ezekkel a nyomtatókkal az a legnagyobb probléma, hogy mechanikus eszközök kellenek a végtelenül vékony rétegek szétterítéséhez. A Model A-val megoldódott a probléma, mert a technológia nyomtatás közben semmiféle mechanikus eszközt nem használ rétegek létrehozására – magyarázza Sasha Shkolnik, műszaki igazgató.

A változatos fotopolimerekkel dolgozó gép többféle alkalmazásra alkalmas. A Fugo a 3D nyomtatást nagymennyiségű gyártásra használó vállalatokat igyekszik megnyerni. A 3D nyomtatás gyártósoraik kritikus eleme, és ha ráéreznek az A modell előnyeire, ők lesznek a gép legkorábbi alkalmazói. Az első leszállítások 2025 első negyedévében várhatók.

Július elején Sydney városa bejelentette: az Új Dél-Wales Egyetem és az IT-vagyonkezelő Renew IT közös projektjeként, az elektronikus hulladékban található műanyagot 3D nyomtatószállá újrahasznosító, létesítmény megnyitja kapuit. A projekt komoly lépés a fenntarthatóbb hulladékkezelés felé.

A felsőoktatási intézmény Fenntartható Anyagkutatás és Technológia Központjában fejlesztett Plastics Filament MICROfactorie technológia elektronikus készülékekben lévő kemény műanyaghulladékot értékes 3D nyomtatóanyaggá alakít.

Ezek a műanyagok minden modern hardverben ott vannak, hagyományos újrahasznosító módszerekkel viszont nem próbálják a fellendülő additívgyártás-szektor alapanyagává alakítani azokat.

3D nyomtatószálakat főként importált petrolkémiai anyagokból állítanak elő Ausztráliában. Az új létesítményben helyben újrahasznosított műanyagból készülnek majd, kiiktatva a szállítás anyagi költségeit, környezeti következményeit. Csökken a 3DP szektort hagyományosan meghatározó új műanyagoktól való függés is.

A központ kutatói tragédiának tartják, hogy a 3D nyomtatás eddig ezeken a műanyagokon alapult. Nagyon várják az időt, amikor kizárólag reciklált műanyagot használnak hozzá. Az egyetem csúcstechnológiáinak és a Renew IT kereskedelmi szakértelmének közös nevezőre hozásával, együtt próbálnak megoldásokat találni Ausztrália kritikus környezeti problémáira.

Elektronikus termékek, azaz televíziók, számítógépek, telefonok és nyomtatók gyors gyártásával és rövid életciklusával, az e-hulladék egyre nagyobb gondot jelent. A szemét zöme eddig hulladék-lerakókba került, az új létesítmény viszont fenntartható alternatívát kínál mostantól.

Világtrendhez kapcsolódnak: nő az elhasznált műanyag új termékekként újrahasznosítása, majd versenyképes áron történő értékesítése iránti igény. Ausztrália évi 3,4 millió tonna műanyag-hulladékot generál, amelynek csak tizenhárom százalékát reciklálják. A Clean Up Australia szerint évi 419 millió dollár a veszteség. 

Az új létesítmény hozzájárul a veszteség csökkentéséhez, támogatja a helyi gyártást, és a környezetvédelembe is besegít.