FREEDEE BLOG

Sok más iparág mellett, a 3D nyomtatás a védelmi szektort is forradalmasítja, de legalábbis átalakítja, innovatív megoldásokkal jelentősen bővíti a katonai lehetőségeket. A hatás több területen tetten érhető, ezek egyike a drónok fejlesztése.

Az ukrán fegyveres erők három Titan Falcon (Sólyom) drónt kaptak egy amerikai-ukrán NGO-tól, a német Donaustahl GmbH-tól és a légi közlekedést megújítani akaró Titan Dynasmicstól. A 3D nyomtatással készült ember nélküli légi járműveket intenzív teszteknek vetették alá az országokban, hogy változatos környezetekben derüljön ki, mennyire tartósak és sokoldalúak.

Az adatok meggyőzőek: a drón akár hat órát is tud repülni négyszáz kilométeres távolságban. Elsőszemélyű látószöget biztosító kamerája garantálja a valósidejű megfigyelést, a lencse mérete 6,35 centiméterig bővíthető, amellyel tovább nőnek a gép felderítési lehetőségei.

A fejlesztés motorja a rögzített szárnyú és függőlegesen fel- és leszálló (VTL) repülőkre specializálódott Titan Dynamics. A gyártási költségek csökkentése mellett, a hatékonyság fokozására, a felhasználhatóság maximalizálására és az ember nélküli járművek hatótávolságának növelésére fókuszálnak.

A Sólyom-projekten túl, a 3D nyomtatást a védelmi ipar olyan területein használják még, mint például könnyű, de tartós alkatrészek gyártása katonai járművekhez, egyedi fegyver-alkatrészek, védőfelszerelések készítése. A technológiát azért szeretik alkalmazni, mert gyorsan létrehozhatók vele komplex tervek, amelyeket aztán költséghatékonyan öntenek fizikai formába. Az innovációt és a gyártást egyaránt felgyorsítja.

Drónok kapcsán, nézzük a másik oldalt: a London Defense R&D nemrég fejlesztett, 3D nyomtatással kivitelezett LD-80-a például hatékony drónellenes rendszer. Megjelenése pedig fontos, paradigmaváltás-szerű esemény volt a nemzetközi fegyverpiacon: mostantól személyek, intézmények is elkészíthetik saját taktikai rendszereiket ahelyett, hogy másokra várnának, késztermékeket vásárolnának.

A növényi eredetű termékek forradalmasítják az élelmiszeripart, és szerencsére már több európai ország nagyáruházaiban vásárolhatók kisebb-nagyobb mennyiségben húsalternatívák, például tonhal-, lazac- és sertésutánzatok is kaphatók. Ezek a kaják ízben és textúrában is nagyon hasonlítanak az eredeti állatra.

A tendencia Spanyolországban szintén jelen van, ahol az olyan cégek, mint a Cocuus és a Foodys folyamatosan promótálják a húshelyettesítőket. Ők a terület helyi úttörői. Most pont a 3D nyomtatással készült bacont reklámozzák.

A Foodys az utóbbi években olyan termékeket indított útjukra, mint a növényi eredetű burgerek, nuggets. Mind az eredetit utánozzák, sőt, a cég összes terméke növényi, míg a Cocuus-é nem.

Utóbbi négy különböző területen használja a 3D nyomtatást. Növényi eredetű húsokat, sejteket vagy magát a húst nyomtatják puha változatban, például a valódi ételhez hasonló püréként. E területek kombinációjaként jött létre a negyedik, a nyomtatott bacon.

A projekt a két vállalat közös munkája, pár hónapja kezdtek el dolgozni rajta. A nagyméretű növényalapú 3D kajanyomtatáshoz kívánnak valamilyen létesítményt építeni. Úttörő vállalkozás, igazi világpremier, mert más cégek, például a REVO Foods is nyomtat nagymennyiségben növényi kajákat, viszont nincs gyártóüzemük.

A projekt alapján máris egyértelmű, hogy a printelt baconhoz kevesebb erőforrás kell, kevesebb szennyezést okoz. Öt perc alatt elkészítenek annyi bacont, amennyihez két disznónak teljes élet kell.

A növényi kontra állati eredeten kívül mi még a különbség a két bacon között? Maga az eredeti elég zsíros, fogyasztása minden, csak nem egészséges táplálkozás. Az új alapanyaga sokkal egészségesebb, amelyet aztán bacon formában printelnek. Az eredeti zsírtartartalmának csak a harmada van benne, az is a disznó telített zsírsavával ellentétben, a sokkal, de sokkal egészségesebb telítetlen zsírsavakból áll.

Különlegessége az összetevőkkel, olívaolajjal, almával és sárgarépával is magyarázható, amik szintén egészségesebbek az eredetit meghatározó húsnál, zsírnál.

A bacon szerelmeseit azonban sem a telítetlen zsírsavak, sem a növényi eredet nem győzik meg. Textúráját és ízét pont rájuk gondolva alakították úgy ki, hogy olyan legyen, mint az eredetié.

Már kapható spanyolországi nagyáruházakban, a két cég pedig folytatja kísérletezését a növényi eredetű húsokkal, legújabban a tonhalat és a tengeri gyümölcsöket vették célba. Minél szélesebb árukínálat kialakítása a cél.

A SandboxAQ és az Nvidia együttműködik, hogy MI-szimulációval megváltoztassák a fizikai világot. A mesterséges intelligencia és a kvantumszámítások (AQ) együttes használatával új energiaforrásokhoz, elemekhez, építőanyagokhoz, vegyszerekhez, fémekhez és másokhoz vezető kémiai reakciókat szimulálnak, jeleznek előre.

A két vállalat szerint a generatív MI után, a szimuláció a mesterséges intelligencia következő fejlődési állomása, amelyet a SandboxAQ – tervei szerint – gyógyszercégekkel folytatott gyógyszerkutatási áttörésekhez, globális bankokkal bonyolult pénzügyi problémák kezeléséhez, a Novonix-szal pedig akkumulátor-újításokhoz igyekszik majd felhasználni.

Könnyen elképzelhető, hogy az MI-szimuláció hogyan befolyásolja az additív gyártást. A szimulációs lehetőségek az anyagtudománytól, kémiai reakcióktól a mechanikus interakciókig, ebben a szektorban is előremozdítják, felgyorsítják az anyagformálási folyamatokat.

Az Nvidia kifejezetten érdeklődik az ipari digitalizáció iránt, gyártószoftvertől kezdve pillanatokon belül elkészülő 3D modellekig, számos ilyen területen használ mesterséges intelligenciát.

Az együttműködés azért is fontos, mert a SandboxAQ szoftverét és az Nvidia kvantumplatformját használó nem technikai profilú vállalatok kvantummechanikai jelenségek közvetlen szimulálásával hozhatnak létre újdonságokat, újíthatnak.

A két vállalat egyetért abban, hogy a nagyléptékű szimuláció a jövő egyik legígéretesebb technológiai alkalmazása. Az MI ezirányú használatát a GPU-k (grafikus feldolgozóegység) és a kvantuminformáció-tudomány dinamikus fejlődése tette lehetővé, a világra mély hatást gyakorló speciális alkalmazásokat várnak tőle.

A szimulációval a GPU-használat új hulláma jön, a fizikai világ korábban megközelíthetetlen, megjeleníthetetlen aspektusait is megismerhetjük vele – állítja mindkét vállalat.

A 3D technológiák fejlődésével korábban korlátozott hozzáférésű részek, tárgyak állíthatók elő. Nyomtatott hangszerek például kreatív és olcsóbb alternatívái lehetnek a hagyományosoknak. Formájukat 3D szkenneléssel modellezik, így válik lehetővé, hogy a printelt változatból a zenészek ugyanazokat a hangokat csalják elő.

3D nyomtatás és kulturális örökség találkozásának szép példája az új-zélandi Auckland Egyetem projektje: az őslakos maori közösséggel együtt komoly kulturális értékkel és jelentéssel bíró hagyományos hangszerek másolatát készítették el 3DP-vel.

Az örökség megőrzésére máshol is használták már a technológiát. A Húsvét-sziget híres szobrait látáskárosultak számára is érzékelhető módon másolták le. Összességében a technológia nagyobb hozzáférést biztosít ritka értékekhez, és hozzájárul a terjesztésükhöz is.

A két nyomtatott hangszer kulturálisan nagyon fontos a maorik számára: az egyik kagylóhéj trombita (pūtātara), a másik pedig hosszú trombita (pūkāea). Hagyományosan mindkettő fából készült. CT-szkent készítettek róluk, majd nagyfelbontású 3D képeket használtak a működéshez nélkülözhetetlen formák pontos másolásához, hogy úgy szóljanak, mint az eredeti.

3D nyomtatással többen hozzájuk férnek, látják, érinthetik meg ezeket a trombitákat, nem kell úgy vigyázni rájuk, mint az eredetiekre. Hagyományosan generációról generációra öröklődtek, de például gyerekek nem játszhatnak már velük, mert esetleg eldobják, elejtik. A nyomattal más a helyzet, nem kell félni, hogy eltörnek, akár a földhöz is vághatják. A technológiát ugyan nem tartják olcsónak, viszont még mindig olcsóbb és rugalmasabb, mint a kulturális örökség, köztük régi hangszerek megőrzésére használt más módszerek.

Az Aucklandi Egyetemen tartós polimerből többféle verziót készítettek. Megtehették volna fával is, mert az eredetiek abból vannak, viszont úgy álltak hozzá, hogy a kulturális és vallási hagyományok tisztelete miatt elkerülik a teljes másolást, inkább a funkciókat akarták egy az egyben megőrizni. Így gyorsabban is ment, mert fával nehezebb lett volna.      

A Reuters szerint a General Motors (GM) felvásárolta a szerszámokat és berendezéseket gyártó nemzetközi TEI-t (Tooling & Equipment International). Ez a cég segítette eddig a Teslát a gigaöntésben, egy 3D homoknyomtatási technikában. A technikával nagy karosszéria-részeket költséghatékonyan állítanak elő egy darabban.

Az akvizíció egyértelműen jelzi a GM szándékát, az olcsóbb és hatékonyabb autógyártást. A Tesla most akar 25 ezer új elektromos járművet piacra dobni, a következő tíz esztendőben pedig többmillió megfizethető elektromos jármű gyártásával számolnak.

Mivel a TEI ezentúl a GM-hez tartozik, a Teslának el kell mélyítenie kapcsolatait a többi homoknyomtató partnerével – brit, német és japán cégekkel, de új homokspecialistákat is kell keresniük. Persze az sem kizárt, hogy házon belüli megoldást is találnak, és ebben az esetben kevésbé függenének külső beszállítóktól.

Más autógyártók, mint a Ford, a Hyundai és a Toyota igyekeznek lemásolni a Tesla gigaöntés technológiáját, hogy a tervezésben és a gyártás hatékonyságában utolérjék Elon Musk cégét. A Tesla a jövőbeli járművek összeszerelési költségeit szeretné a felére csökkenteni velük. A szerkezeti platform és a segédkeretek egyetlen darabban készülnek el, majd összeillesztik őket párhuzamosan gyártott más részekkel.

A TEI és a Tesla más beszállítói homoköntéssel gyorsan készítenek prototípusokat. Ez szintén fontos tényező a Tesla gazdaságos, tizennyolc-huszonnégy hónapon belüli autófejlesztésében. Az ipari norma jelenleg három-négy év, azaz Muskék bőven rávernek.

A TEI több eddigi Tesla-modellnél volt kulcsszereplő, és amikor értékesítésre került, a GM nagyon hamar rájöhetett mekkora lehetőség van benne. Korábban is dolgoztak már együtt, a TEI pedig megnyerte az idei öntésdíjat a GM Cadillac Celestiq elektromos járművel. Tehát már eddig is megérte a közös munka.

Az akvizícióval a GM egész pontos belső infókhoz juthat a Tesla gigaöntés módszereiről. A TEI digitális tervezéssel és 3D nyomtatással készített ipari homokból tesztmodelleket. Nélkülük a Tesla sokkal nehezebben és másként dolgozta volna ki sikeres technológiáját, ráadásul a TEI új ötvözeteket és hőbíró technikákat is fejleszt.

Napjainkban könnyebb műholdakat felbocsátani a világűrbe, és maga az űrkutatás is „hozzáférhetőbb”, mint eddig bármikor. Egyre több vállalat igyekszik kihasználni az új lehetőségeket, saját innovációkkal gazdagítva a területet. Ezeknek a mozgásoknak az eredményeként virágzik az űripar, és a jelen csak egy hosszúnak ígérkező út kezdete.

A százéves olasz Avio SPA 2012, a vállalat légügyi részlegének (Avio Aero) a General Electric általi felvásárlása óta fókuszál járművek űrbe történő fellövésére. Meghajtó rendszereket, szállítási megoldásokat fejlesztenek. Legismertebb az űrben ténykedő Vega rakétacsalád (Vega, Vega C, Vega E). Maga a vállalat a világűr könnyebb elérhetőségét tartja a küldetésének.

A Vega kis terhet szállító rakétái lő ki Föld körüli pályán ténykednek, a 2022. július 13-án debütált Vega C tucatnyi mikroműholdat, összesen 2300 kilót képes szállítani. A fejlesztés alatt álló, a tervek alapján 2026-ban bemutatkozó Vega E E-je az evolúciót jelenti. 

Az Avio és az űriparban dolgozó más cégek sikerei, a szektor lélegzetelállító növekedése nagyrészt az új csúcstechnológiáknak köszönhető. Ezek egyike a 3D nyomtatás.

A kaliforniai Velo3D fémalapú additív gyártása az Avio folyamatos fejlesztéseinek, a hajtóműrendszerek előállításának kulcsfontosságú eleme. Az olasz vállalat a Velo3D több rendszerét használja.

Az ezirányú munkákat a cég Rómához közeli Okos Additív Gyárában végzik. Többek között Sapphire és nagyméretű Sapphire XC 1MZ 3D nyomtatókkal dolgoznak, igyekeznek új versenyképes megoldásokat találni intézmények általi, kormányzati és kereskedelmi űrszállításra, és persze a költségek csökkentésével növelni a gyártás hatékonyságát.

A cég részt vesz egy, az Aster 3D, az egyik leghatékonyabb védelmi rakéta fejlesztésére összpontosító brit-francia-olasz programban. Olasz partnerekkel szintén dolgoznak védelmi rakétákon.

A Nanoscribe új 3D mikrogyártó technológiát vezetett be: a kétfotonos szürkeárnyalatos litográfia (2GL) a nagyfelbontású kétfotonos polimerizációt (2PP) a voxeleket hangoló egyedi, szabadalmaztatott folyamattal hozza össze, hogy szignifikánsan kevesebb nyomtatási réteg legyen. A 2GL így a leggyorsabb 2PP-alapú 3D nyomtatótechnológiává vált.

A formák pontossága párját ritkítja, és a nyomtatás minősége is nagyon magas szintű. A 2GL új alkalmazásoknak kövezi ki az utat: még vékonyabb mikrooptikai rendszerek gyártása jobb minőségben, sokkal rövidebb idő leforgása alatt. A technológiával tovább bővültek a Nanoscribe által fejlesztett Quantum X align mikrogyártó rendszer funkciói.

A Quantum X platform a 2GL technológiával optikai minőségű 2D és 2.5D mikroszerkezeteket állít elő, amellyel a mikrooptika egyik vezető ipari gyártómódszerévé vált. A 2GL 3DP bevezetésével a Nanoscribe a harmadik dimenzióba emelte a voxelhangolást, amely az összehangolt (aligned) kétfotonos litográfia (A2PL) kulcsfontosságú kiegészítése.

A nyomtatási folyamat alapja a lézer valósidejű dinamikus modulációja, a legnagyobb sebességű szkennelés mellett. A polimerizáló voxel pontosabb méretbeállítása az eredmény, hogy tökéletesen illeszkedjen bármilyen 3D alakzat körvonalaihoz. 2GL 3D nyomtatással bármely 3D printtervrajz valódi formája, azaz hibátlan, optikai minőségű felületek és a legkifinomultabb, szubmikronos jegyek valósíthatók meg szeletelés, alaktorzulás nélkül.

A 2GL az egyik leggyorsabb 2PP-alapú mikrogyártó technológia, kevesebb nyomtatási réteggel, remek minőséggel. A mai bármelyik 2PP printerrel kivitelezhetetlen nyomtatási sebesség valósítható meg, tízszeres-hatvanszoros teljesítménnyel (a 2PP alternatívákkal összehasonlítva).

A 2GL-lel bővült az optimalizált Quantum X align A2PL repertoárja, magát az összehangolást pedig a nanoPrintX speciális szoftver végzi.   

Az ENSZ lakhatással foglalkozó szervezte szerint a világon napi 96 ezer megfizethető árú lakást kellene építeni, hogy 2030-ig megoldódjon a rászoruló hárommilliárd ember problémája. A kihívás teljesítését több tényező akadályozza, például a költségek gyorsabban emelkednek, mint a jövedelmek. A 3D nyomtatás megszüntetheti ezt a különbséget, mert az automatizációnak köszönhetően, rövidebb idő alatt, olcsóbban építhetők házak.

Németországban most épül az első közfinanszírozású, több családnak otthont adó ház az Észak-Rajna-Vesztfália szövetségi államban lévő, százezernél alacsonyabb lélekszámú Lunenben. 3D nyomtatást és állami támogatást Európában a szebb napokat is megélt Ruhr-vidéki kisvárosban hozták első alkalommal közös nevezőre.

Az úttörő projekt bizonyítja, hogy szociális lakások gyorsan, korszerűen és fenntartható módon építhetők. Észak-Rajna-Vesztfália kijelöli az utat mások számára – véli a helyi kormány illetékes minisztere.

A projekttel folytatódik a néhány éve érvényben lévő trend, hogy a technológiával immáron nemcsak egyszintes kicsi házak, hanem többemeletes nagyobb épületek is kivitelezhetők. A PERI 3D Construction 2023-ban jegyzett már adatközpontot, futball klubházat és most szociális lakásokat. A megvalósításhoz nem akármilyen partnert találtak: a BOD2 óriásprinterről híres és a világon szinte minden nagyobb épületnyomtató projektben érintett COBOD International dán multinacionális vállalat is részt vesz benne.

Az épület háromszintes, mindegyiken két lakással. A lakások 61 és 81 négyzetméteresek, míg az egész alapterülete 651 négyzetméter. Az első és a második emelet 3D nyomtatással, a legfelsőbb szint fahibrid építési módszerrel, míg az alapok, az alapozás és a vékony födémek hagyományos megoldásokkal készülnek.

Az első és a második szint homlokzati struktúrája megőrzi az eredeti nyomtatott betonszerkezetet, a legfelső pedig homlokzati panelekkel lesz burkolva.

Lassan vége az évnek, ideje levonni a következtetéseket az idei és a várható 2024-es tendenciákról. Összegzésekre, előrejelzésekre mindig tökéletesek az adott szektor fontos eseményei, meghatározó rendezvényei, mint például a 3D nyomtatásban a Formnext. A 3DNatives portál szakírói néhány fontos trendet válogattak össze a „seregszemle” alapján.

Egyre több gyártó teszi meg a stratégiai lépést, és kombinálja az additív technológiát hagyományosabb gyártófolyamatokkal. Sokan keresik a „minden egyben” megoldásokat, például ezért lehetséges, hogy a gépek gyorsan tudják cserélgetni a fejeket. Ezeknek a gépeknek és a robotikus karoknak, kezeknek a száma is nő.

Fejlesztenek műanyag granulátumot formába öntő szerkezeteket is, amelyek például printelt öntőformákkal együtt is használhatók. Azaz, a fröccsöntéshez használt alapanyagnak is vannak már additívgyártás-alkalmazásai. 

Nyomtatószálak, porok, műgyanták és kerámiák folyamatosan bővülő választéka jelzi az anyagtudomány jelentőségét. A minőséget nemcsak maguk az anyagok, hanem különösen poroknál, méretük és formájuk is meghatározza. Karakterizálásuk újrahasznosítás során szintén nélkülözhetetlen, főként mert a fenntarthatóság az egész iparágra érvényes elvárás, követelmény.

Úgy tűnik, ismét rivaldafénybe kerültek az FDM desktop-gépek. A printerek sebessége nő, szélesedik a méretpaletta, jönnek a mikronyomtatók is, például az UpNano.

2023 technológiái kapcsán megkerülhetetlen a 3D nyomtatásban is növekvő szerepet játszó mesterséges intelligencia (MI). Már nemcsak divatos hívószó, bár egyes cégek nem jutottak messzebb. Mások viszont nemcsak szoftverszinten használják. Az ausztrál Automation Acoustics szenzorai például a gép által kiadott hangokból következtetnek a nyomat hibáira.

Az additív gyártást egyre gyakrabban használják specifikus alkalmazásokban, vertikális szektorokban: autógyártás, egészségügy, honvédelem, légjármű-ipar. Az ipar globalizálódása mellett a lokális gyártás szerepe szintén nő.   

A Formlabs még a Formnext 2023-on mutatta be – többek között – egyik új termékét, a szelektív lézeres szinterezéssel (SLS) készült nyomatok tisztítását és polírozását automatizáló Fuse Blast rendszert. Az új termékkel a Fuse 1 szériás SLS 3D nyomtatók felhasználói számára jelentős mértékben felgyorsulnak az utómunkálatok.

Ezzel párhuzamosan jócskán csökkennek a munkaköltségek is. A több manuális munkát igénylő rendszerek, tehát a jelenlegi SLS nyomtatók többségének esetében a kiadások és a veszteségek jóval magasabbak, mintha a Formlabs új megoldását használjuk.

A Formlabs elmondása alapján a Fuse Blast az utófeldolgozás idejét nyolcvan százalékkal csökkenti, és a nyomatok akár tizenöt perc munkát követően felhasználásra alkalmas minőségűek.

A rendszer automatikusan kiforgatja, eltávolítja a lazán kapcsolódó vagy félig szinterezett porokat a nyomatokról. Ionizálót is használ, hogy megakadályozza a por újbóli lerakódását. Nagyobb daraboknál félig automatizált tisztítás mellett is dönthetünk, mert így a nehezebb, komplikáltabb részekét kézzel érjük el.

Az opcionális kiegészítő Fuse Blast polírozó rendszerrel a nyomatok felülete simára, kopásállóra és festésre késszé alakítható.

A Formlabs elmondta, hogy a Fuse Blast hatalmas előrelépést jelent a cég szelektív lézeres szinterezés ökoszisztémájában. A Fuse SLS ugyanúgy könnyen kezelhető, felhasználóbarát, egyszerű hozzáférést biztosító additív technológia, mint ahogy a sztereolitográfián (SLA) alapuló printereik és ökoszisztémájuk esetében megszokhattunk már. Új szoftverfrissítéseikkel együtt használva, egyre áramvonalasabbak rendszereik munkafolyamatai, hibátlanabbak a termékek.

Az első kiszállítások 2024 elején várhatók, a polírozó rendszeré valamivel később, de 2024 első félévében.

Hardverbemutató persze nincs szoftverfrissítés nélkül, most sem történt másként. Következményként harminc százalékkal nőtt a Nylon 12 porral történő printelés sebessége, és az anyagveszteség is csökken.

A Formlabs termékeit a FreeDee Kft. forgalmazza Magyarországon.