FREEDEE BLOG

Az egészségügy sok területén használják a 3D nyomtatást. A cukorbetegség kezelése az egyik: a technológia segít megelőzni a még nagyobb bajt, illetve hozzájárul, hogy a betegek fájdalom-mentesebben töltsék mindennapjaikat. 

A brit Staffordshire Egyetem kutatói olcsó talpbetétet nyomtattak, a cukorbetegség miatt lábfekélyre utaló jeleket észlelő, a megelőzésben segédkezni hivatott, beágyazott érzékelőkkel. A talpbetét hangolható szerkezetekkel detektálja a járás közben nyomáspontokat.

Fekélyek korai jeleit azonosítva a veszélyeztetett betegeknél, a betét érdemileg járul hozzá az amputáció elkerüléséhez. Az összekapcsolt hatszögekből álló rugalmas, TPU-alapú (termoplasztikus poliuretán elasztomer) kialakítás megvédi a cukorbeteg lábakat a nyomástól.

Az idő múlásával a mikroszerkezetek miatti károk felhalmozódnak, megkönnyítve a sérülékeny területek feltérképezését. Kétezer tesztciklust követően, a talpbetét jól működött, megőrizte tartósságát.

Az athéni Nemzeti Kapodistrian Egyetemen cukorbetegek vércukorszintjének pusztán verejték alapján, szabvány okostelefonnal történő monitorozását biztosító eszközt printeltek. Flashforge Creator Pro nyomtatót és az áramot vezető izzószálat alkalmazva, elektrokémiai gyűrűt („e-gyűrűt”) készítettek három műanyag elektródával.

Mihelyst az eszközt mini áramkörre kapcsolják, az érzékelők biomarkerek segítségével pontosan követhető a glükóz-szintet. A technológia sokkal kevésbé invazív, fájdalommentes tesztelésre nyújt lehetőséget, mint például az elterjedt hagyományos megoldás, amikor glükométer tűket használnak a vércukorszint meghatározására.

A megközelítéssel a kutatók eljutottak a verejtékalapú biomarkerekig. Azért volt lehetséges, mert a hagyományosan enzimalapú érzékelők ezen a téren erősen korlátozottak.A Samsung J5 okostelefonhoz csatlakoztatott aranyozott szenzorok „mesterséges izzadás” tesztek után is pontos értékeket mutattak.      

Az 1994-ben, Christian von Koenigsegg által alapított Koenigsegg csúcsteljesítményű sportautókat gyárt. A Volvo és a Saab után a harmadik leghíresebb svéd autógyártó.

A vállalat eddig is használta a 3D nyomtatást, az utóbbi hónapokban viszont szintet lépett, mert a kaliforniai 3DPrinterOS-szel való együttműködéssel optimalizálta 3DP munkafolyamatait, skálázhatóvá váltak a technológia adta lehetőségek. A cég printerparkja könnyebben kezelhető, a gyártás áramvonalasítható.

A 3DPrinterOS a világ legnagyobb és leggyorsabban növekvő virtuális 3DP gyárát építi folyamatosan. Felhő-infrastruktúrájukon, egy egyszerű interfészen keresztül kis-, közép- és nagyvállalatok, felsőoktatási intézmények könnyen elérhetnek elemzéseket, felhasználókat, fájlokat, gépgyártókat. Olyan cégek és egyetemek tartoznak ügyfeleik közé, mint a Ford és a Cisco – vagy most már a Koenigsegg is, illetve a Duke, a Yale, a Purdue vagy a Caltech.

Szoftverét a legjobb printerfarm-szoftvernek tartják, egyfajta 3D nyomtatási operációs rendszerként funkcionál.

A Koenigsegg azért választotta a 3DPrinterOS-t, hogy jobban áttekintse, kezelje változatos gépekből álló parkját. Az elmúlt két és fél évben tizenhétre nőtt a számuk. Tizenegy FDM/FF és több műgyanta-alapú rendszer.

A svéd vállalat szakemberei elmondták, hogy a 3DPrinterOS egyik nagy előnye a sokoldalúsága. A mérnökök ezért képesek zökkenőmentesen váltani különböző nyomtatótípusok között. A rugalmasságnak köszönhetően a Koenigsegg tervezőcsapata minden egyes speciális feladathoz kiválaszthatja a legjobb megoldást, és így a végeredmény is érthetően jobb lesz. Szerintük a 3DPrinterOS forradalmasította 3D nyomtatótevékenységüket.

Harmonikusabb a gépek együttműködése, jelentősen csökkent a korábbi manuális kezelésükkel eltöltött idő. Valósidejű monitoringgal jobban követhetők a munkafolyamatok, hamarabb megoldhatók a problémák, nagyobb az innováció, egyszerűbb a prototípuskészítés, rövidebb a fejlesztési ciklus, összességében hatékonyabb a gyártás. 

Kezdőknek nagyon fontos, hogy első nyomtatásaikhoz ne bonyolult, nehezen kezelhető szoftvereket használjanak, amelyeknek már a használati utasítását sem értik.

A 3D printer kezelésére fejlesztett, nyílt forrású és minden operációs rendszeren (Windows, Mac, Linux, Android, iOS) működő AstroPrint szoftverplatformot főként kezdőknek találták ki, de természetesen mások, főként kis- és középvállalatok is használhatják. Eleve úgy tervezték, hogy a nyomtatás közbeni bonyodalmakat elkerüljük, persze ez nem mindig sikerül.

Mivel teljesen felhőszámítás-alapú, a printelést bárhonnan, bármilyen eszközről levezényelhetjük, lényeg, hogy legyen internetkapcsolatunk. A mobilváltozatok a Google Play-ben és az Apple Store-ban szerezhetők be.

Terveinket főként a Thingiverse, a MyMiniFactory és CAD szoftverek jóvoltából közvetlenül a platformra importálhatjuk. A CAD szoftverekben érintett 3D Slash-sel az AstroPrint mögötti cég 2015-ben stratégiai partnerségre lépett, az együttműködés eredményeként a platform nagyon felhasználóbarát, például az stl-fájlok használatát is ez a partnerség könnyítette meg.

Az első változat 2015-ben jelent meg, a mostani három verzióban szerezhető be; a céget 2021-ben felvásárolta a BCN3D.

Az első teljesen ingyenes, a felhasználó egy gigabájtnyi 3D modellt tárolhat a felhőkönyvtárban, a böngészőből közvetlenül online vághat ki fájlokat, mobil appról indíthatja a nyomtatást, távolról figyelheti a folyamatot, szabványelemzéseket kaphat. A csomag két printerben maximalizálja az ingyen használható gépek számát. Ez a verzió különösen ajánlott kezdőknek, a technológiával ismerkedőknek.

A második verzió tapasztaltabbaknak való, a havi előfizetés 9,90 dollár. Print várakozáslistát állíthatunk össze, probléma esetén elsőbbségi e-mailtámogatást kapunk.

Az üzleti és professzionális csomag korlátlan hozzáférést biztosít bárhonnan, bármennyi printernek. Az adatok és az elemzések átfogóbbak, szakszerűek, és ha baj van, telefonon kapunk segítséget.

Az izraeli Nir Neria ipari tervezőnek és „anyag-fordítónak” vallja magát. Az anyagok, a technikák és a kézművesség közötti kapcsolatokat tanulmányozva, törekszik az innovációra és új területek felfedezésére. Munkáiban a 3D nyomtatás és a fenntartható bioanyagok kulcsszerepet játszanak.

Form Fabrica vázagyűjteményén pontosan ezek a törekvések köszönnek vissza. A klasszikus porcelánvázák koncepcióját átgondolva, vizsgálta különféle anyagok és tervek, a végső design közötti kapcsolatot.

A folyamat magában foglalja a bonyolult formák kivitelezését biztosító csúszós öntés néven ismert kerámiaformázási eljárást. Hagyományosan gipszformát kellett használni hozzá, amelyet folyékony porcelánnal töltöttek meg keményedés előtt.

Nir Neria jellegzetesen 21. századi folyamattá, kreativitás, környezettudatosság és csúcstechnológia kombinációjává alakította a hagyományos eljárást. 3D nyomtatással új és egyedi, újrahasznosítható öntőformát készített hozzá.

A formát, összetevői alakját CAD szoftverrel tervezte, és dolgozta ki, hogyan kapcsolódnak egymáshoz. Ezután jött a nyomtatás, a formát általa előkészített szövethez illesztette, varrta, és készen állt a porcelán öntvényhez.

A folyékony porcelánt a formába öntötte, majd miután a szövet belső falán réteg képződött, kiszivattyúzta. A kívánt szilárdság elérése után a forma szétszedhető, a porcelándarab mehet a kemencébe.

A szövet öntő-/formázóanyagként történő használatával alakilag és textúrában is vizuálisan meglepő formák alakíthatók ki. A szövetet, a ruhákat meghatározó jegyek, mint a varrások és a ráncok azonnal szemet szúrnak, ezzel is növelve az élményt. Az öntés előtt a szövet belső részére felvitt további pigmentekkel növelhető a színhatás, márványos vagy akár koptatott farmernadrágok látványa érhető el.

Az öntőforma újrahasznosítható, a segédszerkezet nyomtatott részei magas szintű „személyre szabást” garantálnak. A modulári tervezés előnye, hogy néhány kezdeti darabot használva, egy csomó egyedire formált és pozícionált darab alakítható ki.

A világon több mint 41 ezer, az Egyesült Államokban mintegy ezer állatfajt fenyeget a kihalás. A legveszélyeztetettebbek egyike az édesvízi a kagylók. A Floridai Természettörténeti Múzeum és a Smithonian Intézet Természettörténeti Nemzeti Múzeuma összefogott, hogy 3D technológiákat használva mentsék meg az állatokat.

Az USA ugyan fontos hely az édesvízi kagylók biodiverzitása szempontjából, minden harmadik faj védett is, de az utóbbi időben legalább harminc feltételezhetően kihalt.

A patakok és a folyók egészséges működéséhez szűrőképességük, a környezetükben lévő algák, a felesleges tápanyagok és a nehéz fémek eltávolítása, a medrek stabilizálása miatt fontosak ezek az állatok. Kihalásuk katasztrofális következményekkel járna.

A 3D technológiák alkalmazása kétirányú lesz. Az első oktatási jellegű, a Nemzeti Természetvédelmi Gyakorlóközpont nyomatokat készít a kagylókról, hogy be lehessen azonosítani őket. A printeket természetvédelmi szakemberek és érdeklődő állampolgárok is megkapják. Kritikus jelentőségű lépés, mert a populáció csökkenésével egyre nehezebb referenciaként használható mintákat találni.

A másik alkalmazás fotogrammetria segítségével történő digitálismodell-alkotás. A modellek átfogó digitális 3D könyvtárba kerülnek, tréningekre és más célokra is használhatók lesznek. Többen megismerik az édesvízi kagylókat, és igyekeznek majd tenni valamit a megmentésükért.

A különféle fényképeket egyetlen példány 3D képébe összefűző fotogrammetriát használták már örökségvédelmi projektekben, például a Szkenneld le a világot kezdeményezésben, és a 2022-es Húsvét-szigeti (Rapa Nui) tűzvészben megrongálódott Moai szobrok rekonstruálásához is, már amelyiket meg lehetett menteni.

Most az édesvízi kagylókkal próbálkoznak valami hasonlóra.

Az ausztrál SPEE3D összeállt az amerikai Additív Gyártás Kutatás és Oktatás Konzorciummal (CAMRE), hogy felgyorsítsák a fémalapú 3D nyomtatás terjedését az Egyesült Államok hadseregében, egész pontosan a haditengerészetet, a tengerészgyalogságot és a parti őrséget magában foglaló tengerészeti erőknél.

Az XSPEE3D printert a Haditengerészeti Posztgraduális Iskola diákjai, PhD-hallgatói, oktatói és kutatói fogják (k+f célokra is) használni.

A CAMRE a tervek szerint az XSPEE3D-et és az ausztrál cég szabadalmaztatott hidegfúvásos additív gyártás (CSAM) technológiáját hajók, cirkálók és csónakok, felszíni és vízalatti járművek, repülőgépek és szárazföldi felszerelések karbantartására, javítására és működtetésére kívánják használni.

Katonai gyakorlatok közben, egy kétéltű járművön, a földfelszínen és a fedélzeten is fogják tesztelni, majd kiértékelni a technológia lehetőségeit.

Az iskola azért választotta a híres printert, mert masszív, elhelyezhető egy fémkonténerben, bárhol, még nehéz harctéri feltételek között is telepíthető. Egyedülálló módon fűtött, sűrített levegővel működik, nem kellenek hozzá különleges gázok, lézerek, így a működtetése sem kockázatos, nem veszélyezteti a működtetőket. A sebesség és a nyomatok mérete szintén elnyerte a felsőoktatási intézmény szakembereinek tetszését.

A technológia első helyszíni tesztje meg is történt már, törött kritikus alkatrészek azonnali nyomtatására használták. A gyakorlaton az XSPEE3D volt az egyetlen additívgyártás-technológia, az ausztrál fejlesztő pedig az egyetlen meghívott 3DP-vállalat.

Mindenki elégedett az eredményekkel.

Repülő kamerákból nélkülözhetetlen szerkezetekké váltak, és a mezőgazdaságtól a szórakozásig, ma már az élet szinte összes területén alkalmaznak drónokat. A mindennapos használattal az egyedire tervezett alkatrészek iránti igény is nő.

A tervezés és a funkcionalitás egyedi jellege iránti szükséglet egybecseng az ipari desktop 3D nyomtatók terjedésével. A technológiával csökkennek az előállítási költségek, márpedig a megfizethetőség nagyon fontos szempont.

Ugyanakkor az alkatrészek tartóssága, megbízhatósága szintén alapkövetelmény. A szénnel dúsított nejlonok masszív anyagok, a nedvességre viszont érzékenyek, ami a minőség rovására mehet, és kihívás a fejlesztőknek. A gyártók folyamatosan javítják ezeknek az anyagoknak a minőségét, külső tényezők azonban befolyásolják a teljesítményüket.

A felhasználói környezet, a nem megfelelő kezelés és a nem a célnak megfelelő szárító felszerelés még a csúcskategóriás nyomtatószálak minőségét is rontja, és a nyomatok nem lesznek hibátlanok.

A Third Element Aviation, egy híres német dróngyártó, a kiváló nejlon nyomtatószálairól ismert, szintén német Fiberthree és a Magigoo ragasztója, valamint nyomtatószál-szárítója miatt népszerű máltai Thought3D partneri kapcsolatba lépett, hogy közösen oldják meg a dróngyártás kihívásait. Mind a prototípuskészítésben, mind a végtermékek előállításában megbízhatóbbá igyekeznek tenni a 3D nyomtatást, garantálni a minőségbiztosítást.

A Third Elements Aviation alkalmazkodóképességük és teljesítményük miatt elismert Auriol drónjainak gyártásakor nehézséget okoz a kifogástalan erőt és pontosságot igénylő, nagyon jó minőségű és konzisztens alkatrészek előállítása.

Az eddigiek alapján, a Fiberthree anyagaival és a Thought3D innovatív filament-szárítójával erőben, pontosságban és funkcionalitásban egyaránt javult a Third Elements Aviation drón-alkatrészeinek minősége. Minimális a hulladék, gyorsul a gyártás, csökkennek a költségek.

Az időzítés és a rugalmasság a siker kulcsai lehetnek katasztrófák utáni kutatási és mentési műveleteknél. A lehető leggyorsabb cselekvés mellett fontos figyelembe venni, hogy a reakció minden esetben különböző. A hely és a katasztrófa specifikumait figyelembe véve kell kidolgozni a legeredményesebb stratégiát.

Az utóbbi tíz-tizenöt évben egyre több csúcstechnológiát, főként szenzorokat és robotokat fejlesztenek kutatási-mentési céllal. A gépeknek nehezen megközelíthető, veszélyes környezetekben kell helytállniuk.

Az amerikai Worcester Polytechnic Institute (WPI) kutatója, Markus Nemitz ilyen robotokat fejleszt, legújabb projektjét az amerikai Nemzeti Tudományos Alap támogatja. A kicsi és rugalmas gépeket 3D nyomtatással készíti, nehéz terepeken kell működniük – úszniuk, csúszniuk, mászniuk stb.

Nemitz szerint óriási a potenciál a puha és rugalmas anyagból gyorsan elkészíthető kicsi robotokban. Pontosan azért, mert vagy megközelíthetetlen, vagy ember számára túl veszélyes közegekben, például földtengés utáni romok között, árvíz, esetleg atomkatasztrófa sújtotta helyszíneken is képesek eredményes munkát végezni.

A kutató a jelen és közeljövő robotfejlesztésének legizgalmasabb és legígéretesebb területével, a puha robotikával (soft robotics) foglalkozik. A 3D nyomtatás gyors fejlődésével tovább bővültek a terület lehetőségei, például printelt folyadék-áramkörök integrálhatók elektronikus áramkörökbe.

Nemitz azért összpontosít ezekre az új megoldásokra, robottervezésre és gyártásra, mert a részben 3D nyomtatott puha robotok, egyedi áramkörökkel, a mechanikai károkkal és az elektromágneses interferenciával szemben jobban ellenállnak, mint a hagyományos technikával épített szerkezetek.

Az új robotokat kereskedelmi forgalomban beszerezhető printerekkel, elasztomer nyomtatószálakból tervezi elkészíteni. Szerinte mások is relatíve könnyen építhetnek ilyen szerkezeteket, amelyek a katasztrófa utáni kutatáson-mentésen túl, például az űrkutatásban vagy az éghajlat-figyelésben is hasznosak lehetnek majd.

18. századi feltalálása óta, a lehúzós/öblítős toalett kényelmesebbé és egészségesebbé tette az emberi életet, a modern társadalmakban megkerülhetetlen, közhasznú szerepet tölt be.

Használatához viszont nagyon sok víz kell, világviszonylatban napi 141 milliárd liter vizet húzunk le. Óriási mennyiségről, a teljes afrikai kontinens napi vízfogyasztásának hatszorosáról van szó. A pazarlás mérséklésére új módszerekre van szükség, mert a vízfogyasztás racionalizálása globális szükséglet.

A lehúzós/öblítős vécéken az emberi ürülékanyagnak a belső felülethez való elkerülhetetlen tapadása miatt használunk el rengeteg vizet. A rendkívül csúszós felületek taszíthatják a komplex folyadékokat és a különféle viszkoelasztikus szilárd anyagokat, a mechanikai kopással azonban romlik a minőségük, idővel használhatatlanná válhatnak.

A wuhani Huazhong Tudomány és Egyetem kutatói a kopásnak ellenálló, szuper-csúszós öblítős toalettel igyekeznek megoldani a problémát. Az ARSFT (abrasion-resistant super-slippery flush toilet) vécét szelektív lézeres szinterezés (SLS) 3D nyomtatótechnológiával készítették.

A hagyományos, könnyen kopó csúszós felületekkel ellentétben, a porszinterezéssel készült ARSFT nemcsak összetett 3D forma, hanem porózus szerkezete miatt jelentős mennyiségű kenőanyagot is tartalmazhat, amellyel szignifikáns mértékben növelhető a kopásállóság.

Az új toalett különféle folyadékok, például tej, joghurt, nagyon ragadós méz, keményítőzselé után is tiszta maradt, azaz tényleg taszítja a komplex folyadékokat. Túl a folyadékokon, szintén nagyon ragadós szilárd, szintetikus anyagokkal szemben is kiváló az ellenállása.

Ezer cikluson keresztül csiszolópapírral igyekeztek koptatni, de úttörő szuper-csúszós jellegét az ARSFT így is megőrizte.

A kopásnak ellenálló, csúszósságát megőrző nyomtatott tárgyak ötlete új anyagok fejlesztéséhez vezethet, de még fontosabb, hogy az így készülő toalettek, ha elterjednek, csökkentik az emberi társadalmak vízfogyasztását.

A bionyomtatás szöveteitől kezdve, az implantátumokon keresztül a személyre szabott gyógyszerekig, az egészségügy az additív gyártás egyik legsikeresebb alkalmazási területe. A technológia komoly átalakító hatással van a szemtorra, és a közeli jövőben sem várható lassulás, sőt, az ellenkezőjére számítunk.

A 3D nyomtatás biomedikális alkalmazásainak egyik élharcosa, a svájci ETH Zürich felsőoktatási intézmény. Többek között gombából nyomtattak már bőrt, de valósidejű egészségügyi megfigyelést biztosító talpbetétet szintén printeltek.

Egyik legfrissebb fejlesztésük egy ínvezérelt robotkéz (Faive Hand) szintén 3D nyomtatással készült. A projektben a Max Planck Intézet ETH Tanulórendszerek Központja is részt vesz. A kézzel az emberét, annak tulajdonságait igyekeznek utánozni. Hasonlít is rá, mindennapos, köztük háztartási feladatokat próbálnak elvégeztetni vele.

A Faive Hand folyamatos és nem korlátozott mozdulataival emelkedik ki a mezőnyből. Ezek teszik lehetővé bonyolult és ügyes cselekvések pontos kivitelezését.

A világmodellen alapuló hagyományos megközelítés helyett a kutatók – mint ma szinte mindenki – gépi tanulással, azon belül megerősítéses tanulással dolgoznak. Ez a technika finom és aprólékos cselekvéseket igénylő összetett, életszerű robotikai konfigurációk esetében különösen hasznos.

A robotkezet a felsőoktatási intézmény Puha Robotika Laboratóriumában 3D nyomtatással készítették, szervomotorokkal működtetik. Speciális kötések beépítésével, lehetőség nyílik a kéz rögzített tengely nélküli elforgatására, amely azonban manőverezhetőségi kihívásokkal jár. Ez azért van, mert a rendszer magas szabadságfokkal rendelkezik.

A megoldást az irányítás közbeni pontosságot növelő csuklószög-jeladókkal oldják meg. Így könnyebb végrehajtani az utasításokat, amihez persze nagyon sok – megerősítéses tanuláson alapuló – gyakorlás kell.

Jelenleg a kéz lehetőségeinek és teljesítményének javításán dolgoznak. A Faive Hand-et egészségügyi alkalmazásokban és ember-gép interakciókban fogják használni.