FREEDEE BLOG

A Texasi Egyetem kutatói hamarosan a gyermekgyógyászatot forradalmasítani hivatott, az amerikai Nemzeti Egészségügyi Intézet által támogatott projektbe kezdenek. Gyógyszerek beadását igyekeznek gyökeresen megváltoztatni.

A gyerekek személyes szükségletei szerint, egyénre kidolgozott gyógyszereket 3D nyomtatást használva készítik. A kezdeményezés teljesen interdiszciplináris, mérnökök, gyógyszerészek, orvosok, biomedikális szakemberek vesznek részt benne.

Szakítanak a hagyományos módszerrel, a gyógyszerek tömeges gyártásával, szabványadagokkal és méretekkel. Mivel a gyerekek súlya gyorsan a változik, a gyógyszerekkel nagyobb rugalmasságra van szükség, a kezelés csak az adott betegre megállapított adagolással lesz eredményes.

A kutatók a csecsemőkor és a tizenhét év közötti gyerekekre és fiatalokra találnak ki gyógyszerkészítési módszereket, adagolási és méret-megoldásokat. Ehhez vizsgálják az additív gyártás lehetőségét, hogy a nyomtatott gyógyszerek megőrizzék integritásukat és hatékonyságukat.

A kutatók elmondták, hogy a 3D nyomtatás gyógyszeripari alkalmazása viszonylag új, a fém- és kerámiaalapú additív gyártástól jelentős mértékben eltérő folyamat. Az elsődleges kihívásokat a folyamat megértése és a gyógyszerekre jellemző egyedi szempontok feltárása jelentik. Megoldásuk alapvető fontosságú, mivel mindenképpen előrébb akarnak lépni, és biztosítani kívánják, hogy a gyógyszerek hatékonysága a gyártás után is megmaradjon.

A hagyományos gyógyszergyártás rugalmatlansága a 3D nyomtatással ellensúlyozható, a személyre szabott tablettákon és adagoláson túl, igyekeznek azt is megoldani, hogy egyetlen tabletta többféle gyógyszer kombinációja legyen.

A felsőoktatási intézmény korábban is részt vett additívgyártás-projektekben, többek között épületnyomtatásban.

Ukrajna Oroszország általi inváziójában újabb fegyvertípus tűnt fel: a 3D nyomtatott bombák.

A háború felgyorsította a technológia ukrajnai elterjedését. Érszorítót, művégtagokat, védőfelszereléseket, drónokat, sőt, iskolát is printeltek már. A nyomatok zöme kritikus jelentőségű az ellátási lánc nehézsége miatt keletkező hiányok pótlásában.

Legújabbak a bombák, nyomtatásukat szintén a szükséglet indokolja. A fronton korlátozottak a fegyverkészletek, a robbanóanyagok viszont elterjedtebbek. A kivitelező amatőr fegyverkészítő közösségek nemcsak Ukrajnában, hanem a határos Lengyelországban, illetve Lettországban aktívak.

Ezek az általában 800 grammos bombák hatékonyabbak és olcsóbbak is, mint a kb. 300 grammos gránátok. Egy-egy darab előállítási költséget nem éri el a négy dollárt.

Tömegesen gyártják és „cukorbombának” nevezik őket, egy ukrán csoport például heti ezer műanyagtokot készít robbanóanyaghoz. A gyártás méretezhető, és szükség is van rá, mert kb. napi 1500 kellene.

A lengyel Print Army az elmúlt négy hónapban harmincezer ilyen bombát gyártott, míg egy lett csoport 65 ezer bombatokot szállított le. Az ukrán vámosok szemet hunynak a szállítmányok felett.

A tragikus valóság, a háborús helyzet miatt – a koronavírus világjárványhoz hasonlóan – újabb, speciális maker-csoportok alakultak. Következő lépés a printelt bombák szabványosítása, a profibb minőség lehet. Jelenleg mintegy kétszáz modell és harminc méret van forgalomban. Ha a különböző műhelyek eltérő nyomatai miatti ellátási lánc problémákat sikerül kezelni, az iparág hatékonyabb és professzionálisabb lehet a háborúban.           

Az Egyesült Államokban harminchárom másodpercenként hal meg valaki szív- és érrendszeri problémák miatt, 2021-ben minden ötödik halálozást ezek a betegségek okozták. Kezelésük világviszonylatban is az egyik legsürgetőbb feladat, és a 3D bionyomtatás fontos szerepet játszhat benne.

Harvardi kutatók nemrég jelentették be, hogy speciális biotintával az emberi szív dobogását utánzó, működő szívkamrát képesek printelni.

Nem ez az első eset, amikor szerveket próbálnak létrehozni a technológiával. Komoly igény lenne rájuk, mert hivatalos amerikai adatok alapján, 2022-ben valamivel több mint 42 ezer szervátültetést végeztek az országban, viszont napi átlagban tizenheten haltak meg transzplantációra várva.

A bionyomtatás, valódi sejtekkel történő élő szervek printelése képes lehet megoldani a problémát, de legalábbis a lehetőségek egyike. A kivitelezhetőséget, a működőképességet viszont nehéz megállapítani. Dobogó szövetek létrehozásával azonban egy lépéssel közelebb kerülünk teljes szervek printeléséhez.

Szervszerkezetek és funkciók utánzatát gyógyszerek biztonságának tesztelése, illetve klinikai esetek előrejelzése miatt nyomtatnak. A szálakkal megerősített, speciális biotinta átfolyik a gép fúvókáján, és mihelyst kész a nyomat, megőrzi 3D formáját. E tulajdonsága miatt, a tinta szívkamra-szerű és más komplex 3D alakzatok további segédanyagok, mini állványok használata nélküli printelésére alkalmas.

A harvardi kutatók zselatinszálakkal feltöltött új hidrogél-tintát, szállal feltöltött gélt (fiber-infused gel, FIB) fejlesztettek. Ezzel a tintával printelték a valódi emberi szívverést utánzó szívkamrát. A nyomtatás irányát is tudták szabályozni, hogy az a szívizmok elrendeződését, igazodását szabályozza.

Az elektromos stimuláció a szálak elrendeződésével összhangban, összehúzódások koordinált hullámát, lényegében pumpálás-szerű folyamatot indított el. Ez a szívkamra ugyan nagyon leegyszerűsített és miniatürizált, a kutatók viszont vastagabb izmokkal, élethűbb szívszöveteken dolgoznak jelenleg. Mindenesetre, már a mostani változat is 5-210-szer nagyobb folyadékmennyiség pumpálására alkalmas, mint az eddigi nyomtatott szívek.

A kutatók munkája szívbillentyűk, kétkamrás miniatűr szívek és mások építése előtt nyitja meg az utat.

A nagyméretű additív gyártás (LFAM) az ipari 3D nyomtatás egyik gyorsan fejlődő kulcsterülete. A német Kraussmaffei tavaly vezette be erre a célra fejlesztett, hamar beállítható, nagyteljesítményű és gyors powerPrint rendszerét. Az amerikai 3D Systems és a japán terméktervező SWANY együtt promótálja a nagyformátumú labdacs-extrudáló 3D nyomtatást. Nagano prefektúrában októberben nyitják meg a SWANY bemutatóközpontját, ahol az amerikai cég EXT 1070 Titan Pellet gépével fogják szemléltetni a technológiában rejlő óriási potenciált.

Az LFAM módszert használva, a kereskedelmi 3D nyomtatótechnika nagyméretű polimertárgyak készítésében jeleskedik. Nagyon fontos szektorok, mint például a légjármű- és a járműipar, az energetika és a hajózás területén komoly előnyt jelenthet az LFAM alkalmazása.

Az Egyesült Államok, Németország és Kína készek a technológia használatára, használják is, az Egyesült Királyságban viszont egyelőre kevésbé, az ország a globális additív gyártás mindössze öt százalékát adja. A kormány 2025-ig el szeretné érni a nyolc százalékot.

A lemaradás egyik oka a nagyméretű ipari nyomtatók az ország versenyképességét hátráltató hiánya. Egy, fontos ipari cégekből (Evo3D, Rolls-Royce, Filamentive, AI Build, Baker Hughes) nemrég összeállt globális konzorcium célja az állapot megváltoztatása. Az Innovate UK által támogatott Evo One projektjükben a Skót Nemzeti Gyártóintézet (NMIS), a Strathclyde Egyetem és mások is részt vesznek.

A projekt rendeltetése az Egyesült Királyság gyártókapacitását növelő, magas szintű értéket termelő, csúcstechnológiás, az ipar 4.0 világát jelentő LFAM-rendszer fejlesztése. A gépet az ország piaci viszonyait figyelembe véve dolgozzák ki. A megbízhatóságot hatvan, a termelékenységet ötven százalékkal növelni, míg a tréning és karbantartási összegeket harminc, az anyagveszteségeket nyolcvan százalékkal csökkenteni igyekeznek vele.

A projekt résztvevői változatos területek (anyagtudomány, tervezés, 3D nyomtatási folyamatok) specialistái, így a rendszert jól átlátják, szakavatottan vesznek majd részt érvényesítési, hitelesítési folyamatokban, teszteken, csúcsminőségű anyagok kiválasztásában, alkalmazásában.

A 2010-ben alapított, pekingi székhelyű Xiaomi a földkerekség egyik legnagyobb fogyasztói elektronika-, szoftver-, háti berendezés-, okostelefon-gyártója (utóbbiban második a világon). Legújabb gépével tovább bővítette eddig is szerteágazó termék-portfolióját, ugyanis a mamutvállalat megtette első lépését az additív gyártás világában.

A bevezető termék egy 3D nyomtató, Mijia a neve, ára a 216 eurónak megfelelő 1699 jüan. Fontos döntés volt, mert egy nagyon gyorsan fejlődő és változó technológiával próbálkoznak. A desktop printer műgyantával működik, a tervezők ügyeltek az egyszerűségre és a kényelemre, kezdők és szakértők egyaránt használhatják.

A lépéssel a Xiaomi bizonyítja nyitottságát, hogy nem ijed meg túllépni saját korlátjain. A mesterséges intelligencia adta lehetőségeket kihasználva, a printer intuitívan állítja be, ha kell, módosítja paramétereit, és így a felhasználónak nem kell manuálisan bütykölnie rajta. Ez a funkció ideális választás volt, mert így a 3D nyomtatásban kevés ismerettel rendelkezők is kockázatmentesen használhatják a gépet.

Mijia úgy néz ki, mint a multinacionális legtöbb terméke, esztétikailag is passzol a portfolióba. A design sima, egyszerű, minimalista, két szín, a narancssárga és a fehér árnyalatait kombinálja. A nyomtatás hatékony és precíz, a nyomatok minősége a leírások alapján kiváló, a műgyanta pedig sokoldalú felhasználást garantál.

A gép több felhasználóbarát jeggyel, funkcióval rendelkezik. A start és a szünet gomb a nyomtatás zökkenőmentes folytatását garantálja, a printerhez járó szabadalmaztatott 3D modellek pedig lehetővé teszik, hogy a felhasználó, a kábel konnektorba dugása után, azonnal elkezdjen dolgozni.

Mijia egyelőre csak Kínában szerezhető be, és nem lehet tudni, hogy mikortól lehet majd az ország határain kívül is megvásárolni. Nincsenek még infók róla, az árfekvés, a design és a könnyen kezelhetőség viszont a – borítékolható – siker garanciái lehetnek.

A Xiaomi lépése a desktop 3D nyomtatás fontos kínai szerepét is jelenti. Az ország eddig is komoly lépéseket tett az árak csökkentésével, a technológia demokratizálásával, a nagyvállalat belépése viszont más helyi multinacionálisokat is az additív gyártással való próbálkozásra ösztönözhet.

Az összetett folyamatokat leegyszerűsítő új printerrel – és a feltételezhető követőkkel – Kína pozíciói jelentősen erősödhetnek a szektorban.

Az izraeli Steakholder Foods nemzetközi élelmiszer-technológiai vállalat a laboratóriumban tenyésztett húsból, pontosabban húshelyettesítő alapanyagokból készült kaják élharcosa. Rengeteget tesznek a fenntartható fejlődésért, az állatokért és hogy a környezetszennyezésben, a klímaváltozásban komoly negatív szerepet játszó nagyüzemi állattartás háttérbe szoruljon, és egy szép napon egyszer, s mindenkorra eltűnjön.

A napokban stratégiai együttműködési tervezetet készítettek, azaz partnerségre léptek a Perzsa-öböl melletti országokat (Bahrein, Egyesült Arab Emírségek, Katar, Kuvait, Omán, Szaúd-Arábia) képviselő, akkreditált GCC-vel (Gulf Cooperation Council), egy kvázi kormányzati szervvel.

Az együttműködés célja az élelmiszerbiztonság növelése, megvalósításához a Steakholder Foods úttörő 3D nyomtatótechnológiáját fogják használni. Első lépésben pilotüzemet építenek, a tervek szerint ott nyomtatják hibrid-haltermékeket. Utána a maga nemében egyedülálló nagyüzemet alapítanak a régióban.

A megállapodás alapján a Steakholder Foods jelentős kezdeti előleget kap a nyomtatótechnológiákhoz, majd mérföldkőnek számító tervet dolgoznak ki az értékesítéshez és az ipari léptékű termeléshez.

Arik Kaufman, az izraeli cég vezérigazgatója érthető módon elégedett. Oly sok év fejlesztés után végre megkötötték az első stratégiai együttműködést, és egyben ők az első olyan vállalat a tenyésztett hús piacán, amely komoly anyagi bevételhez jut. Ez pedig óriási előrelépés.

A vezérigazgató kiemelte, hogy úgy érzi: a megfelelő partnert választották ki, a felek elkötelezettek, az élelmiszerbiztonság fejlődésével pozitív hatással lesznek a világra.

A tervezet az élelmiszernyomtató technológia skálázására is kitér, amiz az Öböl-országokban valósítanak meg. A Steakholder Foods kiforrott, főzésre kész megoldásaival, technológiai szakértelmével, egyedi biotintáival, a technika gyártásra méretezésével, a különleges hús-, hal- és növényi ételekkel az együttműködés valóban gyümölcsözőnek ígérkezik.

Az együttműködésnek köszönhetően átléphetik a hagyományos hús-, és haltermékek korlátjait. Ételeik az „eredetiek” ízét, textúráját és megjelenését utánozzák, gazdag a tápértékük és fenntarthatók.

A 3D bionyomtatás-specialista izraeli CollPlant különleges biotintát (Collink.3D 90) mutatott be tavaly. A kemény és puhaszövetekre fejlesztett anyag emberi kollagénen (rhCollagen) alapul, remek mechanikai tulajdonságokkal rendelkezik. A sejtvándorlás felgyorsításához jobb, mint a sejttenyésztéshez használt hidrogélek. Ígéretes megoldás a regeneratív medicina számára.

A finn Brinter biotintákat tesztel 3D nyomtatáshoz. Először speciális módszert dolgoztak ki a fejlesztésükhöz, majd a korábban „nyomtathatatlan” élelmiszeripari adalékanyag gellángumin alapuló tintával printeltek szerkezeteket. A technika más biotintákra is alkalmazható.

Egy Berlin-székhelyű új nemzetközi projekt, a Human Bio-inks for 3D Printing (HU3DINKS) szakemberei emberiszövet-alapú biotintákat fejlesztenek. A konzorcium tagjai emberi méhlepényből származó anyagokkal, biotintákkal, orvosi selymekkel, nagyfelbontású 3D bionyomtatás-technológiákkal foglalkoznak.

Általános vélemény, hogy a technológiával egyre jobb eredményeket érnek el, komoly lépéseket tett előre, viszont hiányoznak a jól teljesítő biológiai anyagok. Az emberi sejtkörnyezetet utánzó projekt ezért hozhat paradigmaváltást.

A mostani 3D bionyomtatás állati forrásokból származó anyagokon nyugszik. Az állatmentes alternatívákkal csökkennek, remélhetőleg idővel meg is szűnnek majd az állattesztek, és jobban hasonlítanak emberi szövetekhez. Szintetikus polimerekkel sokszor próbálkoztak már, de in vivo esetekhez nem elég komplexek.

A HU3DINKS emberi szövet alapján próbál kiváló teljesítményű biotintákat fejleszteni 3D bionyomtatáshoz, az extrudálást és a lézeres technikákat is beleértve. Kereskedelmi forgalomban ugyan beszerezhetők emberi szövetekből származó biotinták, csakhogy azok gyengén teljesítenek. A projekt ilyen anyagokat akar átalakítani hatékonyabb nyomtatást garantáló biotintákká.

Nyomtatott emberiszövet-modellek pontosabban megjelenítik a természetes 3D szöveteket, mint a hagyományos 2D sejttenyészet-technikák. Gyógyszerek és kozmetikumok jobban tesztelhetők velük, és állatokra sincs szükség hozzájuk.

A fejlesztéshez nagyfelbontású bionyomtatást, elsősorban kétfotonos polimerizációt (2PP) használnak. Mivel sejtszint alatti felbontás érhető el vele, komplex mikrosejt-architektúrák is utánozhatók. A 2PP ráadásul egyike azon kevés módszereknek, amellyel mikrofolyadék-chipeken lehet printelni, ez pedig gyógyszer bevizsgálási folyamatokat áramvonalasíthat.                 

A nagyméretű tárgyakra specializálódott additív gyártás (LFAM) gyorsan növekvő, változatos szektorokat érintő piac.

Az olasz Caracol a terület egyik legismertebb és leginnovatívabb szereplője, a Heron AM printer fejlesztője az Olasz Gazdaságfejlesztési Minisztérium Intelligens Irányítórendszer Nagyméretű Robotikus Additív Gyártórendszerekhez projektjének egyik résztvevőjeként, LFAM-gépek nyomtatási folyamata közbeni gyakori problémák, a miattuk keletkező hibák, a vizsgálathoz megfelelő szenzorok azonosításán dolgozik.

A folyamat állandó megfigyelése (monitoring) és vezérlése közben gyűjtött adatok kulcsfontosságúak, segítenek problémákat azonosítani a próba-hiba jellegű teszteken. Az anyagminőséggel, például rostszálakkal megerősített polimerekkel és új matériákkal kapcsolatos hibák, anomáliák kimutatásában komoly szolgálatot jelentenek ezek a tesztek.

A Heron AM-et tíznél több szenzorral szerelték fel. Változatos paramétereket figyeltek: a rendszer és a komponensek áramfogyasztását, a munkakörnyezet hőmérsékletét és nedvességtartalmát, az extrudálás közbeni hőmérsékletet, az extrudáló fejet esetleg érő hatásokat, rezgéseket stb.

Az adatok alapján elkészítették a nyomatok digitális ikreit, amelyekkel egyszerűbb a hibás részek észrevétele. A Caracol gépitanulás-algoritmusokat, azaz mesterséges intelligenciát is fejlesztett a hibák automatikus detektálásához. Ezekben az esetekben a rendszer automatikus figyelmeztetést kap.

Az új a technológiák használata többféleképpen hat a gyártási folyamatokra és az azokat végtő vállalatokra. Az operátorok munkáját, döntéshozatalukat, a minőségbiztosítási és a karbantartási csoport tevékenységét egyaránt megkönnyítik.

Az erőforrások, például az energia használatára vonatkozó előrejelzésekkel hozzájárulnak a takarékosabb anyaghasználathoz, a kevesebb veszteséghez, folyamatok gyorsabb kivitelezéséhez, a fenntarthatóbb gyártáshoz, összességében pedig a költségek jelentős csökkentéséhez.

A fenntarthatóság a 3D épületnyomtatás – és az egész 3D nyomtatás – egyik hívószavává vált. A klímaváltozás árnyékában minden iparág keresi a környezetbarát megoldásokat, és a keresés a legszennyezőbb szektorok egyikére, az építőiparra különösen érvényes.

Az olasz-orosz nemzetközi vállalat, a 2016-ban alapított RENCA a 3D nyomtatásra használható geopolimer anyagok fejlesztésének egyik úttörője. Most mérföldkőhöz értek: semennyi cementet nem tartalmazó nyomtatóhabarcsot használva, az Egyesült Államok meg nem nevezett helyszínén, valahol a délnyugati sivatagos részen elkészült a világ első printelt geopolimer háza.

A szervetlen geopolimer tartós, környezetbarát, a cementalapú anyagokhoz hasonló tulajdonságokkal rendelkezik, de mechanikailag erősebb, és lényegesen kisebb a széndioxid-lábnyoma. A cement-, mész- és gipszmentes matéria kilencven százalékkal fenntarthatóbb, mint a hagyományosan cementalapú opciók.

A vállalat az alapítás óta geopolimer-alapú anyagokkal foglalkozik, különböző alkalmazásokhoz több mint háromszáz terméket fejlesztett, amelyekkel változatos iparágak környezeti problémáira igyekeznek megnyugtató választ adni.

A Strong Print 3D és a Geopolymer International vállalatokkal együttműködve, találtak megoldást a sivatagi környezet kihívásaira, és sikeresen nyomtattak épületet. A geopolimer, mivel ellenáll a tűznek és a korróziónak, sok alkalmazásban hasznosítható.

A geopolimer habarcsok speciális keverési eljárásokat és szakaszos keverőrendszereket igényelnek, a RENCA viszont ezeket a nehézségeket megoldandó, egykomponensű geopolimer habarcsban gondolkozik folyamatos keverő-berendezésekhez.

Az űripar a 3D nyomtatás lehetőségeit kihasználó, azokkal erőteljesen kísérletező iparágak egyike. Nem meglepő módon az Egyesült Államok Nemzeti Repülési és Űrhajózási Ügynöksége, ismertebb nevén a NASA is a kísérletek főszereplői közé tartozik.

A Szuborbitális Technológiai Kísérlet Carrier-9 (SubTEC-9) misszió, a július 25-én az Ügynökség Wallops Repülési Létesítményéből indított kis űrhajón nyomtatott áramkörök űrkörülmények melletti életképességét tesztelték. A szonda 174 kilométer magasságba emelkedett fel, és a rövid repülés közben értékes adatok gyűltek össze.

A teszt sikeresnek bizonyult, és bebizonyította a printelt elektronikus áramkörök létjogosultságát kibővített képességekkel rendelkező kisebb űrhajók fejlesztésében, amellyel az űrkutatás új távlatai nyílhatnak meg.

„A 3D nyomtatást azt teszi egyedivé, hogy ott printelhető érzékelő, ahol szükség van rá. Nagy előnye a helytakarékosság. Háromdimenziós felületekre, az alkatrészek között nyomtathatunk kb. 30 mikronos vagy kisebb dolgokat. Ez a méret az emberi hajszál vastagságának a fele. Más előnyei is vannak, antennák és rádiófrekvenciás alkalmazások számára” – hangsúlyozza a SubTEC-9 kísérlet egyik vezetője, Margaret Samuels villamosmérnök.

A technológiával nemcsak hely spórolható meg, hanem 30 mikron vékony nyomokkal bonyolult áramkörök is kidolgozhatók. A lehetséges alkalmazásokkal javítható az űrhajó tervezése, növelhető a teljesítménye.

A misszióban a Maryland Egyetem Fizikatudományok Laboratóriuma volt a NASA Goddard Űrközpont partnere. Közösen fejlesztettek nedvességet érzékelő nyomtatótintát és áramköröket. A siker újabb innovációk és kísérletek előtt nyitja meg a kapukat. Már vizsgálják hőmérsékletérzékelők űrszonda belsejében történő nyomtatásának lehetőségeit.

Ezek az érzékelők sokat segíthetnek a misszió közbeni felmelegedés és lehűlés hatásainak tanulmányozásában. Különösen akkor lehetnek hasznosak, ha az űrhajó égitestek, például a Nap felé közelít.

A NASA és partnerei antennacsatlakozásoktól printelt röntgenkészülékek használatáig, gőzerővel igyekeznek megismerni és bővíteni a 3D nyomtatás lehetőségeit.