FREEDEE BLOG

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.

Az Airbus Helicopters 3D fémnyomtatással gyárt alkatrészeket többek között az elektromos CityAirbushoz és a nagyon gyors, kísérleti Racer helikopterhez, valamint az Airbus A350 és A320 utasszállító repülőgépekhez. 2017 óta több mint 9400 reteszelő tengelyt (tömeg)gyártottak az Airbus A350-hez, tizenegy tonna titánt használtak hozzájuk.

A repülőgépgyártó októberben hivatalosan is megnyitotta 3D nyomtatóközpontját, TRUMPF rendszereket telepítettek benne, velük végzik a fémnyomtatást. A központnak a vállalat bajoroszági, a Duna melletti donauwörthi létesítménye ad otthont. Az új rendszerekkel jelentősen bővült a házon belüli innovációs és gyártókapacitás.

Az Airbus Helicopters jelenleg három géppel nyomtat titán-, néggyel műanyag-, eggyel pedig alumíniumalapú darabokat. A 3D nyomtatás több szempontból is előnyös számukra: sorozatgyártásra és prototípusok alkatrészeihez is használják, például a CityAirbus NextGenhez és a Racerhez is.

A vezetőség elmondta, hogy 3D nyomtatási lehetőségeik komoly versenyelőnyt jelentenek. A komponensek tömege csökken a technológiával, így pedig a fogyasztás is alacsonyabb. Alacsonyabb fogyasztással nemcsak a költségek esnek, hanem a károsanyag-kibocsátás is. Magyarán az Airbus Helicopters gazdaságosabbá és fenntarthatóbbá vált.

A 3DP előnye még a forrás-felhasználás hatékonyságának gyártófolyamat közbeni növelése és a rugalmasság. Új konfigurációjú darabok egyedi nyomatként, de kisebb szériában is printelhetők tesztelési céllal.

Mindez természetesen prototípusok építéséénél is előnyös, sokkal előnyösebb, mint a hagyományos gyártótechnológiák, amikor tömör blokkokat kell marni, emitt viszont csak lézersugarakkal kell felolvasztani a fém- vagy a műanyagport.

Teljesen más, amikor az óhajtott formát nem tömbből, hanem rétegről rétegre alakítják ki. Ezért könnyebb 3D nyomtatással komplex szerkezeteket előállítani. Hagyományos gyártáshoz a nyersanyag-szükséglet akár tízszer több lehet a végterméknél, míg a 3DP-nél csak a másfélszerese, ami óriási különbség.

A világ egyik leghíresebb divatiskolája, az antwerpeni egyik végzős diákját, a francia Violette des Roseaux-t a görög mitológia, az Apolló által megkísértett nimfa, az isten közeledése elől babérfává változó Daphné ihlette meg. A divattervező szerint a nimfa története a metamorfózis egyik legplasztikusabb mitológiai megjelenítése.

Violette beleásta magát a mítoszba, amely nemcsak Nymphea kollekcióját inspirálta, hanem tervezői elképzeléseit és választásait is befolyásolta. Elmondta, hogy a metamorfózis koncepcióján, az organikus testekből növénnyé változáson dolgozott, és a növekedést, virágzást a női testtel összekapcsolva igyekezett megjeleníteni ruháiban, ékszereiben.

A Nimfavirág Cipőkollekció kivitelezésében a PrintPlace vállalkozással dolgozott együtt, ők segítették az ötletet tárgyakká alakítani. A cipők a virág növekedését jelenítik meg, átölelik a lábat, járhatóvá válnak. Koncepció, a típus tervezői szabadságot adott a művésznek, segítette a „nem evilági esztétika” kialakításában.

Az Antwerpeni Divat Mesterprogram komoly kihívás a diákoknak: rövid idő alatt, szűk költségvetésből kell teljes divatkollekciókat elkészíteniük. Violette is mindenképpen akart valamilyen működő megoldást találni, így került kapcsolatba a személyre szabható tárgyak kivitelezésében komoly szakmai tapasztalattal rendelkező belga 3D nyomtatócéggel.

A PrintPlace a kezdet kezdetén szimpatizált már a divattervező ötletével. Komoly inputokat biztosítottak neki a 3D tervezéstől a prototípusig, a prototípustól a kész darabokig vezető folyamatokhoz. Mindezt úgy tették, hogy az eredeti ötlet sem változott sokat. A darabokat meg nem nevezett desktop printerekkel öntötték végső formába.

Az együttműködés lehetővé tette, hogy Violette áramvonalasítsa eredeti terveit, kötetlenebbül alkothasson, és ne kelljen attól tartania, hogy a kollekció nem lesz időben kész. Már az első prototípusok elvarázsolták, és csak néhány, kisebb módosítást kellett végeznie rajtuk.

Az együttműködés – és a kollekció – mítoszok, divat és csúcstechnológia gördülékeny integrációjának szép példája, és persze az antwerpeni divatszcéna kreatív szellemét is jól szemlélteti.

A digitálisiker-technológiát az 1960-as években, az Apolló űrmissziók kapcsán találták ki. Az űrhajók „élő” – digitális elemekkel kiegészített fizikai – modelljét megvalósító eljáráson dolgoztak, hogy tesztelhessék vele a hibákat.

Az elképzelés azóta valósággá éret, technikailag teljesen más lett, mint ahogy anno elképzelték, az alapötlet viszont nem változott. A digitális ikrek fizikai objektumokat pontosan lemásoló, speciálisan tervezett virtuális modellek, például a metaverzum-törekvésekkel lettek népszerűek, sőt, némi cinizmussal elmondható, hogy a metaverzum legéletképesebb, egyesek szerint egyetlen működő alkalmazásai.

De többek is ennél. Objektumok, rendszerek virtuális megjelenítései, teljes életciklusukat lefedik, valósidejű adatokkal frissülnek, szimulációkkal működnek, a döntéshozásban a szimulációk mellett a gépi tanulás és következtetés segítenek. Túlmutatnak a modellezésen, algoritmusokkal felvértezve, fontos szerepet játszanak például 3D nyomtatással készült tárgyak viselkedésének előrejelzésében is.

Az egészségügytől a lakberendezésig, a gyártásig, rengeteg területen alkalmaznak ma digitális ikreket. Szinte hihetetlen, de már a jelenlegi (2022-es) additívgyártás-piacuk is 6,9 milliárd dolláros, míg a Markets and Markets elemzőcég szerint ez a piac 2027-re 73,5 milliárdossá bővül.

3D nyomtatásban történő használatuk nyilván nem evidens, nem adja magát, viszont rengeteget segít. Az additív gyártással együtt ugyanis a digitális ikreket is az Ipar 4.0 kulcsszereplői között tartják számon. A kettőt viszont csak az utóbbi években kezdték összekombinálni. Sok tanulmányból viszont kiderül, hogy a 3DP tökéletesen passzol az ikrekhez.

Az egyik legfőbb magyarázat teljesen banális. Mivel az additív gyártás alaptermészeténél fogva digitális, az ikrek a repertoárját bővítő, működésén javító eszközök egyike (mint ahogy a mesterséges intelligencia és az automatizáció is azok).

Egy digitális iker 3D modellként kezdi, CAD-dal és generatív tervezőszoftverrel egyaránt elkészíthető. 3D szkennelést szintén használnak hozzá, mert a nyomatok jobban modellezhetők vele.

Az eredeti tervezésen túl, már számos speciálisan a digitális ikrekkel való együttműködésre (például a Siemens, a Simio vagy a Netfabb által) fejlesztett szoftver is létezik. Segítik az integrációt, de például többé nem gyártott tárgyak visszafejtésében (reverse engineering) is felettébb hasznosak.

Az additív gyártás digitális ikrei négy csoportba sorolhatók: folyamat-, felszerelés- létesítmény- és termékikrek. Elnevezésük egyértelműen jelzi, milyen szerepet töltenek be.

A folyamatikrek a tervezésnél, a gyártásnál és a karbantartásnál használt 3D nyomtatófolyamatok digitális replikái. A felszerelésikrek például printereket utánoznak, és a karbantartásukról is hasznos infókat szolgáltatnak. A létesítményikrek az első kettő keveréke, de szélesebb skálán, mert komplett gyárakat is utánozhatnak. A termékikrek a nyomatok megjelenítései, teljesítményük előrejelzéséhez optimalizálhatók, tesztelhetők, elemezhetők és annak megfelelően alakíthatók ki.

A Katari Hírügynökség beszámolója alapján az ország Kommunikációs és Információtechnológiai Minisztériuma (MCIT) TSMU (SMART Qatar) pavilonja bekerült a Guinness Világrekordok Könyvébe. Az elismerést az épület a „világ leghosszabb, 3D nyomtatótechnológiával épített független betonszerkezeteként” érdemelte ki.

A szakminiszter elmondta, hogy a Guinness Világrekord nemcsak az innováció és a megvalósítás jelképe, hanem azt is bizonyítja, hogy az ország mennyire elkötelezett az összes technológiai határ és korlát átlépése mellett. A hozzáállás gyümölcsöző együttműködésekhez, az emberek életét jobbá tevő újításokhoz vezet.

A pavilon egyértelmű bizonyítéka Katar gyors technológiai fejlődésének, ráadásul mindezt úgy érték el, hogy a hagyományos értékek harmóniában állnak a globális kihívásokra választ adó infokommunikációs technikákkal.

A 12,4 méter magas pavilont 170 négyzetméteres területen építették. Tízszintes torony, minden sorban hét téglával. Hetvenöt egyedileg nyomtatott darabból áll, a kivitelezés eleve jelzi a különféle háttérrel rendelkező, érdeklődésű alkotók eredményes együttműködését, és élő példa ambiciózus látomások kézzelfogható valósággá alakítására – hangsúlyozza a miniszter.

Az MCIT aktívan részt vesz a 2023-as Dohai Expóban. Az esemény szervesen kapcsolódik az ország Nemzeti Látomás 2030 elképzeléseihez, emellett pedig az innovációra és a fenntarthatóságra összpontosít. A pavilon egyértelműen jelzi a technológia-alapú megoldások melletti elköteleződést, és a lakók, vállalatok és látogatók érdekeinek megfelelő környezetvédelmi követelmények betartását is szépen szemlélteti.

Katari 3DP hír még, hogy két helyi diák nemrég kapott támogatást a Katari Fejlesztési Banktól nyomtatott zöldségek fejlesztéséhez. Speciálisan, a célnak megfelelően kialakított 3D nyomtatóval, mesterségesen termesztett zöldségsejtekkel és UV-érzékeny 3D nyomtatótintával dolgoztak.

Az ukrajnai Dnyipro-székhelyű és a titán feldolgozásában élenjáró Velta hamarosan – az év végéig – elkezdi a fémből, additív gyártással és a cég úttörő titánpor-technológiájával készülő implantátumok gyártását, terjesztését. Ez egyben azt is jelenti, hogy a világ első teljesen integrált kereskedelmi titánérc-bányászati, porfeldolgozási és fémgyártási műveletéről van szó.

A Velta egyrészt cégeknek is szállít titán-alapanyagot, másrészt házon belül is gyárt termékeket. Jelenleg a világ titán-alapanyagának két százalékát az ukrán vállalat adja.

A mostani újítás hosszú évek intenzív munkájának eredménye, portechnológiájukat sikerült a globális titánpiac szükségleteinek, a keresletnek megfelelően alakítani, skálázni. Az orvosi implantátumok piacra dobásával koncepciójuk beigazolódott, és nagyon várják, hogy megerősítsék vezető titánüzem-pozíciójukat – hangsúlyozza az igazgatóság.

2017-ben, tehát még évekkel az ország orosz inváziója előtt, a Velta kutatásfejlesztési központot alapított, hogy a titánszivacs alternatívájaként a titánporra találjanak ki új gyártási módszert. A titánpor előállításának ez a szabadalmaztatott eljárása sokkal gyorsabb és környezetbarátabb, mint a mostani szivacsok.

A cég azóta félindusztriálissá méretezte a fémes titánpor gyártását a dnyiprói kutatásfejlesztési központban. Két új részleget is alapítottak, hogy vertikális integrációs törekvéseiket erősítsék, illetve megszilárdítsák (vezető) piaci pozícióikat.

Az új részlegek egyike a kész titántermékeket 3D nyomtatótechnikákkal gyártó Velta Additive Technology, a másik, a Velta Medical pedig személyre szabott orvosi titánimplantátumokat gyárt Ukrajnában.

Az otthoni terjeszkedéssel, a nemzetközi színtéren betöltött szereppel, a Velta eldöntötte, hogy világszintű titánporgyártó üzemet létesít az Egyesült Államokban. Jelenleg a helyszínt keresik hozzá. Szeptemberben azt is bejelentették, hogy a globális mérnöki tanácsadó cég, a Hatch hozza létre az amerikai üzemet. Kezdetben évi ezer tonna titánpor gyártását tervezik.