FREEDEE BLOG

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.

Az ETH Zürich kutatói napreaktor magját egyedileg printelt kerámiákból építették fel. Ezeket a reaktorokat szénsemleges folyékony üzemanyagok, például szoláris kerozin előállítására használják a légjárműipar számára.

Az additív gyártás miatt megvalósítható technológia sokat segíthet az alacsony fogyasztású légi közlekedésnek. A reaktorok növekvő hatékonyságának köszönhetően, több környezetbarátabb üzemanyag állítható elő.

A reaktorokat parabolatükörből jövő napfény világítja meg. Az új szerkezet hierarchikusan elrendezett, printelt kerámiákat tartalmaz. A nap felé eső felületen nyílik meg, míg a hátulja felé szűkül, megfogva a hőt. Az első sikeres tesztek kimutatták, hogy a koncentrált napsugárzásnak köszönhetően a szerkezet 1500 fok reakcióhőmérsékletet is el tud érni.

Következményként, ugyanannyi napsugárzással a korábbiakhoz képest kétszer annyi szénsemleges napalapú tüzelőanyag keletkezik. Magukat a kerámiákat speciálisan kialakított pasztából extrudálják. A paszta nagymennyiségű cériumoxid részecskéből áll, hogy a lehető legreaktívabb anyagot nyerjék ki belőle, így maximalizálva a reaktor hatékonyságát.

Az ETH Zürich több mint tíz éve kutatja a napalapú üzemanyagokat, gyártási folyamatukat 2019-ben mutatták be először. Reaktort is fejlesztettek, a koncentrált napsugárzásból származó energiát szintetikus gázok, hidrogén és szénmonoxid előállítására használják. A vizet és a széndioxidot termokémiai ciklusok hosszú során keresztül választják szét.

A reaktorban készülnek a napalapú folyékony üzemanyagok, mint például a repülőgépekhez használható szoláris kerozin. Ezek széndioxid-mentesek, mivel égésükkor csak annyi szén szabadul fel, amennyit korábban a levegőből kinyertek a szintézisgáz gyártásához.

A reaktorban használt korábbi szerkezetek izotrópos porozitással rendelkeztek, így a napsugarak – odaérve – gyengültek, az optimális belső hőmérsékletet pedig lehetetlen volt elérni. A reaktor teljesítménye és üzemanyaggyártása korlátozott volt.

Az új technológiával megváltozott a helyzet, a kutatók már a kereskedelmi hasznosításán dolgoznak.

A Penn Állami Egyetem mezőgazdasági és biomérnökei szerint mezőgazdasági összetevőkből álló, fenntartható műgyanta elvileg helyettesítheti a nagyméretű 3D nyomtatásban, például bútorokhoz, csónakokhoz és más méretesebb tárgyakhoz használt műgyantákat, műanyagokat.

Az USA Mezőgazdasági Minisztériumához tartozó Élelmiszer és Mezőgazdasági Nemzeti Intézet hároméves ösztöndíjjal támogatja a kutatók kísérletét, hogy fenntartható anyagot fejlesszenek a jelenlegi drága és komoly mérnöki munkát igénylő, petrolkémiai módszerekkel létrehozott komponensekből összekevert műgyanta helyett.

A projekt hosszútávú célja fenntartható biotermékek készítése lignocellulóz biomasszából vagy száraz növényi anyagból. Az úgynevezett lignocellulóz a növényi maradványok jelentős része. Az anyag a fotoszintézis eredménye, főleg cellulózt, hemicellulózt és lignint tartalmaz. Így lehetővé válna az alacsony szénkibocsátású biogazdaság.

Az újrahasznosítható műgyantával sztereolitográfia-alapú 3D nyomtatók printelnének.

A kutatók most növényi anyagok, lignin és nanocellulóz vegyi átalakításán dolgoznak, újrahasznosítható sztereolitográfiás műgyanta lesz belőlük, ezeken a bioanyagokon kívül szójabab-olajat fognak tartalmazni még.

A lignin sok növény sejtfalában megtalálható komplex, organikus polimer. A sejtfalakat ez az anyag teszi merevvé, fássá. A nanocellulózok általában fapépből készült apró részecskék, de lényegében bármilyen cellulózos forrásanyagból előkészíthetők. A kutatók szerint izgalmas, az ömlesztett cellulózoktól és a fapépektől különböző anyagú és funkciójú cellulózosztályba tartoznak. Korábban cellulózanyagokból kivitelezhetetlennek tartott alkalmazásokra fejlesztik őket.

A Penn Egyetemen reménykednek, hogy az új műgyantával nő a rugalmasság, a nyúlékonyság, a keménység és a hővel szembeni ellenállás. Tulajdonságait hamarosan, spektroszkópos és mikroszkópos módszerekkel, mechanikus teszteléssel és hőelemzéssel fogják kiértékelni.

Felhasználható fogyasztói cikkek formájában irdatlan hulladékmennyiség termelődik évente az Európai Unióban. Közben az Európai Parlament belső piacot és a fogyasztást figyelő bizottsága (IMCO) tíz éve kampányol a javítás jogáért.

A hulladékmennyiség negatív környezeti hatása évről évre nő, évente kb. 35 millió tonna a szemét és 261 millió tonna a széndioxid. A helyzet a fogyasztóknak is rossz, mert termékeik leselejtezésével évi kb. 12 millió euró veszteséget könyvelhetnek el. A veszteséget javítással elkerülhetnék.

A bizottság 38:2-es szavazása után, az EU  elkezdte mérlegelni, milyen intézkedéseket hozzon, fogadjon el annak érdekében, hogy a javítást szimpatikusabbá tegyék a fogyasztók szemében új termékek vásárlásánál.

A csere- és tartalékalkatrészek, darabok rugalmas gyártásban a 3D nyomtatás kulcstényező. A bizottság érvelésében is az, mert a 3DP-vel magyarázzák a javításhoz való jog intézkedések kivitelezhetőségét, hatékonyságát.

Az IMCO által javasolt intézkedésekkel meghosszabbítható fogyasztói termékek életciklusa, egyben a környezetvédelem is hatékonyabbá válik. A javítás kontra helyettesítés egyébként régóta vita tárgya, az előbbi érvényesítéséhez azonban gyártóktól és fogyasztóktól egyaránt több felelősségre lenne szükség.

Az IMCO által jóváhagyott javításhoz való jogon alapuló álláspontról még novemberben szavaznak. Termékek kereskedők és gyártók általi ingyenes javításával kapcsolatos részletekbe is belemennek. Ha viszont egy új termék olcsóbb a javításnál, és a javítás nem felel meg a fogyasztó igényeinek, akkor eltekintenek a kötelező javítástól.

A javítást viszont egyértelműen vonzóbbá kell tenni a fogyasztók számára, amelyben a 3D nyomtatás rengeteget segíthet.

A 3D nyomtatást és minden más csúcstechnológiát (robotikát, mesterséges intelligenciát stb.) előszeretettel használó, „jövőruhákat” készítő holland divattervező, Anouk Wipprecht és a Chromatic 3D Materials a környezetre LED-ekkel reagáló, új világító ruhát mutatott be – a projektnek ez (Világító Ruhák) is a neve. A mozgásra aktiválódó darab készítői a világon elsők között, az elektronikát közvetlenül ágyazták be printelt elasztomerbe.

A Formnexten debütált avantgarde alkotás újabb példa a kreatív önkifejezés, a közösségi interakció lehetőségeire egy olyan valóságban, ahol egyre inkább magunkba integráljuk az infokom technológiákat.

Wipprecht a Chromatic 3DP technikájával közel hetvenöt rugalmas dómszerű szerkezetet illesztett ragasztás és varrás nélkül a ruha anyagára. A módszer futóruházat, táskák, lábbelik és más termékek, például autó- és repülőgép-belsők, külsős rekreációs és védőfelszerelések kidolgozására is nagyon jól alkalmazható.

A Chromatic anyagaival bővülnek a divatipar lehetőségei, az elektronikát ruháikba integráló tervezők számára egyedi alkalom, hogy a nyomtatási folyamat közben tehetik meg ezt – állítja Wipprecht.

A művész elmondta, hogy eddigi ruhái közül a mostani a leginkább hordható és mosható. Mivel az elektronika be van ágyazva, le van zárva, a LED-fények szétszóródnak, az egyszerre rugalmas és erős elasztomer pedig kiválóan tapad a szövetekhez.

A ChromaFlow 70 anyag más nyomtatóanyagokkal ellentétben, hajlítható, ellenáll a hőhatásoknak, nem törik, eredeti hosszának több mint négyszeresére nyújtható. Ez a rugalmasság garantálja, hogy gond nélkül adhatók hozzá a tartósság, a kényelemérzet és a sziluett szempontjából fontos szerkezeti, funkcionális és esztétikai elemek.

Az együttműködés több partnerségnél, egy látomás kelt életre benne. Anouk Wipprecht zsenije és a Chromatic innovatív technikája együtt felállította a mércét a jövődivatnak, tech és művészet további integrációjának – vélik a nyomtatócég szakemberei.

Az utóbbi években a Siemens változatos partnerségekkel sikeresen bővítette additívgyártás-ökoszisztémáját. A bővüléssel a terület iparrá válását, széleskörű elterjedését gyorsítják fel.

A mostani rendszerben már száztíznél több gyártócég készít a Siemens automatizációján, a partnerek integrált szoftvermegoldásain alapuló nyomatokat. Következő lépésként, a Siemens Xcelerator Marketplace részeként, újabb értékalapú, az ipari 3D nyomtatás összes aspektusára kiterjedő szolgáltatásokat kínálnak, amelyhez elsőként a Castor, az EOS és az AMbitious csatlakozott.

A digitális üzletplatform Xcelerator kínálatát a Siemens portfoliójában szereplő, a nagyvállalat által támogatott szoftverek és a dolgok internetére (IoT) kapcsolódó hardverek, valamint az interoperabilitást és a fogyasztók tevékenységét könnyen integráló, karbantartást is kínáló megoldások egészítik ki.

Az AM (additív gyártás) piactér kínálata szerteágazó, közös vonásuk, hogy mindegyik a gyártóipar további gyors fejlődését támogatja. A PLM rendszer Teamcastere például nyomtatható darabokat azonosít, és kiszámolja széndioxid-lábnyomot. Vertikális iparágaknak méretezhető opciókat kínálva, a piactér folyamatos gyarapodása várható.

A Castor felhőszámítás-alapú, a létesítményekben tevékenykedő szoftvere gazdaságilag és technikailag elemzi a megtervezett termékeket, és kimutatja, melyek alkalmasak additív gyártásra. A legmegfelelőbb anyagokat és technológiákat szintén „megmondja.” Ha egy darab jó 3D nyomtatásra, a program kiszámolja az anyagi előnyöket.

Az EOS Carbon Calculator lehetővé teszi, hogy a felhasználó megértse a gyártás hatásait, és ennek megfelelően válassza ki az arra legalkalmasabb anyagokat. A fenntarthatósági célok könnyen definiálhatók, kivitelezhetők.

Az AMbitious megoldásai szintén a termékminőséget javítják, de mellettük konzultációt és VR-tréninget is kínálnak fémek porágyas nyomtatásához. Programjaikkal kevesebb az utómunkálat, a nyomtatási hiba.