FREEDEE BLOG

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.

A johannesburgi 3DP specialista Solid Edge Technology és a 2014-ben alapított Sintratec partner-együttműködési szerződést írt alá. A megegyezés értelmében a dél-afrikai cég fogja elsőként forgalmazni a Sintratec rendszereit az országban.

A dél-afrikai 3D nyomtatásról ugyan kevés a hír – a legutóbbi infó az volt, hogy a Johannesburgi Egyetemen idén elkészült az ország első printelt épülete –, az viszont tény, hogy a Solid Edge Technology közel három évtizede aktív a szektorban. A tervezés és a gyártásoptimalizálás a specialitásuk, és ők forgalmazzák a GP Multi Jet Fusion rendszereit is. Portfoliójuk most újabb nagyágyúval bővült.

A Sintratec az első svájci fejlesztő- és gyártócég, amely szelektív lézeres szinterezéssel (SLS) foglalkozik. A poralapú nyomtatási folyamattal komplex és nagyon jó minőségű tárgyak rövid idő alatt készíthetők el.

Mivel a Sintratec rendszerei modulárisak és skálázhatók, dél-afrikai felhasználók nagyobb rugalmassággal szállhatnak be az ipari szintű additív gyártásba. A partnerség komoly lehetőség a svájci vállalatnak, hogy az afrikai kontinensen is növelje eladásait, bővítse szolgáltatóhálózatát, és hozzájáruljon a technológia gyorsabb terjedéséhez a földrészen.

A megállapodással mindkét fél elégedett, a dél-afrikai partner új lehetőséget lát benne az ország additívgyártás-piacának növelésére.

Ezek a technológiák a piaci szakadékok felett átívelő hidak. Jelenleg nincsenek ilyenek, és a Sintratec fontos szerepet játszik a megteremtésükben, plusz tökéletesen kiegészíti a dél-afrikai vállalat mostani kínálatát – magyarázza Trevor Berry, a Solid Edge Technology igazgatója és tulajdonosa.

A 3D épületnyomtatás a világ majdnem minden pontjára, így cseppet sem meglepő módon Ausztráliába is eljutott. A Contour3D a helyi élharcos, speciális tervezésű, negyven százalékban újrahasznosított betont használnak, Countourcrete a neve. A cég alapkoncepciója a fenntartható fejlődés és a megfizethető otthonok.

Az anyag ugyanolyan erős, mint a hagyományos beton, viszont sokkal környezetkímélőbb, ráadásul folyamatosan újítanak rajta, igyekeznek a lehető legzöldebbé tenni. A fejlesztésben az Új Dél-Wales Egyetem is részt vesz, az anyag kidolgozásánál figyelembe vették Délkelet-Ausztrália éghajlatát. Ez a beton masszív és tartós, legalább száz évig, de valószínűleg tovább bírja.

Legújabb projektjük azonban nem otthonokról, hanem egy 148 négyzetméteres, tetszetős nyilvános mellékhelyiségről szól. Az Új Dél-Wales szövetségi államban lévő Dubbo városában építik, önkormányzati tervek alapján kapui augusztusban nyílnak meg.

A cégnek nem ez az első épületnyomtatás-projektje. És még csak Dubboban sem az, mert a településen egy szabadidős parkban – „a világ első nyomtatott szabadidős parkjában” – printeltek már épületeket. Illemhelyet viszont még nem, a kategóriában a Contour3D abszolút úttörőnek számít.

Az épülethez erős betont terveznek használni, munka közben kevesebb anyag vész kárba, és nemcsak a környezeti lábnyom lesz kisebb, hanem az előállítási költségek is alacsonyabbak, mintha hagyományos építőipari technikával dolgoznának.

Az épület egyrészt nagyobb, másrészt 178 ezer ausztrál dollárral olcsóbb is lesz a legutóbb klasszikus eljárással készült nyilvános mellékhelyiségnél.

Az építkezést július tizenötödikén kezdték, elvileg huszonöt óra alatt készülnek el vele. A „zéró hulladék” elvet igyekeznek valóra váltani, arról viszont még nincs infó, hogy hol tartanak jelenleg.

Dubbo önkormányzata bejelentette, hogy ha a nyomtatott mellékhelyiség sikeres lesz, akkor további projektekben igyekeznek együttműködni a Contour3D-vel.

A BASF Kaliforniai Kutatási Szövetsége és a San Diegói Kaliforniai Egyetem egyetlen tömbből álló, puha robotikus eszközöket fejlesztett, beágyazott folyékony áramkörökkel. A kutatók FFF-alapú 3D nyomtatást és a Forward AM Ultrafuse TPU nyomtatószálát használták az egyedi markolókhoz. A puha robotika (soft robotics) egyik nagy előnye, hogy a gépek puhasága miatt biztonságosak, emberek közelében tevékenykedhetnek.

Ezek a szerkezetek azonban a puha robotikán belül is újításnak számítanak, mert a korábbiak másfajta pneumatikus aktuátorokkal működtek, a gyártás pedig kézi formaöntéssel és összeszereléssel történt. 3D nyomtatással lényegesen kevesebb manuális munkára van szükség, ugyanakkor összetettebb, részletekben gazdagabb szerkezetek gyárthatók a technológiával.

Puha robotok printelésének a gépek működésüket nehezítő, akadályozó viszonylagos merevségének kezelése és a potenciális szivárgások megakadályozása a legfőbb kihívások. A tervet a kihívások alapján dolgozták ki: nyomtatás közben folyadékos irányító komponenseket ágyaztak az aktuátorokba.

Aktuátoraik puhábbak lettek, úgy hajlíthatók, hogy teljes kört képezzenek, míg a pneumatikus szelepek képesek szabályozni a magas nyomású légáramlást. Az aktuátorokat és a szelepeket úgy dolgozták ki, hogy az autonóm markolóban ne legyen elektronika.

A nyomtatást egyetlen munkafolyamatban, 16 óra, 19 perc alatt kivitelezték. A végterméken nem kellett utómunkálatokat végezni, nem volt szükség összeszerelésre, későbbi javításra. Ez azért ígéretes, mert a folyamat megismételhető, azaz a jövőben a technológiával nagymennyiségben állíthatók elő hasonló markolók.

A gyártási módszerrel azonban nemcsak markolók, hanem egyéb pneumatikus eszközök is készíthetők beágyazott érzékeléssel, vezérlő áramkörökkel. A szilikonból öntött alkatrészekkel összehasonlítva, ezek a szerkezetek kevésbé merevek.

A markoló azonnal munkába állítható, magától vesz fel, enged el tárgyakat. A technológia azért is vonzó lehet, mert a kaliforniai kutatók által használt géphez hasonló printerekkel a gyártóipar és a mezőgazdaság számára is készíthetők puha markolórobotok.

Az Egészségügyi Világszervezet, a WHO adatai alapján 2020-ban világszerte tízmillióan haltak meg rákban, azaz minden hatodik haláleset oka a rák volt. A betegség gyógyításával kapcsolatos kutatások hosszú ideje folyamatosan és gőzerővel folynak, de részeredmények ellenére, rengeteg új felfedezés kell még a sikerhez.

E kutatások egyikeként, dél-koreai tudósok a rákot, nevezetesen a szilárd daganatokat állításuk szerint kezelő módszert, új 3D bionyomtatás technológiát mutattak be.

Az ér- és kötőszövetekből álló rosszindulatú, szilárd szövetek nagyon nehezen gyógyíthatók, és az immunterápiára ez különösen érvényes. A kezelésnél az immunrendszert erősítő anyagokat, főként természetes ölősejteket (natural killer cells, NK sejtek) használnak. Ezek a fehérvérsejtek elpusztítják az emberi testre káros sejteket.

Az immunterápiát általában a rák előrehaladott állapotában lévő betegeknek ajánlják, és egyes daganatfajtákkal szemben nagyon hatékony. Az eljárás során az NK sejteket intravénás injekcióval juttatják a szervezetbe.

A dél-koreai kutatók újítása, hogy az NK sejtek nyomtatott hidrogél kapszulákban vannak, és így nem vesznek kárba, nagy többségük képes beépülni a daganat sejtjeibe. A beépülés a nátrium-alginátból és zselatinból készült hidrogélben idővel kialakuló pórusokkal érhető el, azok teszik lehetővé az NK sejtek kibocsátását.

A hidrogélbe fecskendezett, nyomtatott, majd tenyésztett NK sejtek életképessége és tevékenysége is jobb, mint a korábbi injekciós módszer esetében.

A dél-koreai kutatás eddig mindenképpen ígéretes. Mivel a hidrogél előnyös környezetet teremt az NK sejteknek, e sejtek 3D bionyomtatása elvileg működő terápia, és a rák eredményesebb gyógymódjai felé vezet.

A fotopolimerizáció technikája látható vagy ultraibolya (UV) fénnyel indít el polimerizációs folyamatokat, monomerek óriásmolekulájú anyagokká, polimerekké kapcsolódását lineáris vagy térhálós polimer-szerkezetek létrehozásához.

A 3D nyomtatásban fényforrással dolgoznak, keményítenek meg fotopolimereket. A kádas fotopolimerizáció legismertebb technikái a sztereolitográfia (SLA; az első, 1986-ban szabadalmaztatott 3DP-technológia), a digitális fényfeldolgozás (DLC) és a folyadékkristályos kijelzővel (LCD) működő eljárás.

Maga a fotopolimer vagy fényaktivált gyanta tulajdonságait fény hatására az elektromágneses spektrum látható vagy ultraibolya tartományában megváltoztató polimer. A változások gyakran szerkezetiek is, például térhálósodás miatt az anyag megkeményedik.

A fotopolimerekkel foglalkozó szektor hamisítatlan multidiszciplináris terület: kémia, anyagtudomány, fénytan, hardver és szoftver szintézise. A mérési szabványosítás hiánya hátráltatja a fejlődést, akadályozza a hardver- és anyagszintű pontos összehasonlításokat.

Szintén fontos, hogy egy olyan folyamatosan megújuló területen, mint a 3D nyomtatás, képesek legyünk megkülönböztetni a tényleg innovatív technikákat a meglévő megoldásokat inkrementálisan javító módszerektől. Nagy viszkozitású gyantanyomtatók fejlesztése és alkalmazásaik az előbbihez, a valódi innovációk közé tartoznak.

A fotopolimerizáció során használt anyagokat egészen a közelmúltig gyengébbnek és törékenynek tartották. Olyan innovatív vállalatok, mint például az amerikai Carbon radikálisan megváltoztatták ezt a felfogást, bemutatták a kettős keményedésű fotopolimerekben rejlő lehetőségeket, a fotopolimerizációt pedig az egyik leghatékonyabb gyártótechnológiává alakították át.

Nagyobb viszkozitású fotopolimerek használatát biztosító új hardverekkel az anyagok, az alkalmazások és a piaci növekedés következő hulláma várható. A korábban lesajnált, alulteljesítő anyagok – különösen költséghatékonyságban és sokoldalúságban – kezdik felülmúlni a többi technikát. Ezért ambiciózusabb alkalmazásokban is egyre inkább használják őket.

A technológiák, például a 3D szkennelés és a LiDAR gyors fejlődésével, egyre tökéletesebbé válnak. Míg évekkel ezelőtt ezek a technikák alig voltak képesek objektumok formájának detektálására, részletekről nem is beszélve, addig ma már tökéletesen „újraalkotnak” tárgyakat, személyeket. Az embert is azonosítják, lokalizálják.

A 3D nyomtatás rengeteget profitálhat belőlük, különösen a 3D szkennelésből. Nagyon pontosan visszaadható velük a valóság, és nemcsak nagy vonalakban, hanem a legapróbb részletek is.

Ezeket a technikákat azonban az önmagában nem elítélendő tevékenység adatgyűjtésre, vagy a már igencsak megkérdőjelezhető megfigyelésre szintén alkalmazhatják.

A pittsburghi világhírű Carnegie Mellon Egyetem (CMU) kutatói tanulmányban mutatták be, hogyan használhatók gépi tanulással összekombinált vezeték nélküli wifi routerek szobában tartózkodó személyek elhelyezkedésének, testtartásának és mozdulatainak feltérképezésére.

A kutatók valós, különösen a személyiségi jogokat (privacy) érintő veszélyeket, a technológiával való visszaélés lehetőségeit vizsgálták. Főként arra törekedtek, hogy a wifi segítségével térképezzék fel az illetők testtartásait. A kép összes emberi pixelét például wifi antennák, a film- és a játékiparban gyakran használt mozgásrögzítő (motion capture, mocap) technika segítségével az emberi test felületére igyekeztek leképezni.

A megvalósításhoz a wifi jelek fázisát és amplitúdóját az emberi test huszonnégy részére leképező mély neurális hálót fejlesztettek. A csak wifi jelekkel dolgozó, más inputot nem használó modell sikeres, szimpla becslésnél sokkal jobb munkát végzett.

Aggodalomra nincs még ok, ráadásul egy ilyen technika jó célokra is alkalmazható, például a jelek alapján 3D szken, a szkenből pedig nyomat is készíthető. Másik oldalról, a technológia fejlődésével magánszféránkat jobban védő algoritmusok is fejleszthető, szükség is lesz rájuk..

Tőlünk függ, mire használjuk a lehetőségeinket.

Az erdőtüzek által pusztított észak-kaliforniai Reddingben elkészült a szövetségi állam első nyomtatott lakóépülete. Az épületnyomtatás gyors fejlődésével, és immáron tíz esztendős történetével meglepőnek tűnhet, hogy a technológiailag közismerten fejlett Kaliforniában csak most került erre sor. Az ok prózai: a földrengés- és más természeti veszélyek miatt az USA-nak ebben az államában a legszigorúbbak az építési szabályok.

A 110 négyzetméteres, betonból nyomtatott épület ezért is komoly vívmány. Az ünnepélyes átadást múlt héten tartották, és az érintettek bizakodnak, hogy hamarosan újabbak következnek.

A kivitelezést a Redding-székhelyű Emergent végezte. A vállalat a tűzbiztos, környezetbarát lakó- és üzleti épületek úttörőjének számít. Az építési folyamatokat optimalizálva, jobb munkafeltételeket biztosítanak, tevékenységükkel világszerte igyekeznek támogatni a közösségépítést.

A nyomtatáshoz nem meglepő módon, a világ sok printelt épületéhez hasonlóan, COBOD-gépet használtak. Az együttműködéssel a dániai székhelyű vállalat vezetősége is elégedett. Kiemelték, hogy a szigorú helyi törvényeknek való megfelelés külön büszkeség számukra.

Az Emergent tartósabb, természeti károknak jobban ellenálló és a környezetbe harmonikusan illeszkedő épületekben gondolkozik. Vezetői elmondták, hogy nemcsak az építési módszereket, hanem azt is meg szeretnék változtatni, ahogy élünk és dolgozunk. Technológiailag nagyon jól képzett, az iparágat átalakító építési szakemberek új generációját képviselik.

A tervet Benjamin Albertson építész készítette. Az otthonukat a pusztító erdőtüzek miatt elveszített személyekre gondolva találta ki a környező erdőhöz organikusan kapcsolódó épületet. A COBOD technológiája hullámzó, szerves falformákat tett lehetővé, a talajtól a plafonig nyúló ablakok pedig növelik a fákkal és a környezettel való összekapcsoltság élményét.

2023 első negyedévében felemásak voltak az eredmények a 3D nyomtatásban – derül ki a CONTEXT piackutató cég legújabb elemzéséből. A verseny éleződik a 3DP erősödő globális piacán, miközben potenciális dollármilliárdos összeolvadásokról (Stratasys, 3D Systems stb.) cikkez a világsajtó. A bevételek növekedése a csúcskategóriás rendszerek iránti keresletnövekedéssel és az inflációval magyarázható, egységek eladása viszont csökkent.

A globális szállításokat illetően, az elemzők ellentétes tendenciákat figyeltek meg: 2022 azonos periódusával összehasonlítva, ipari gépekből 15, professzionálisakból 30 százalékkal kevesebbet értékesítettek, középkategóriás, személyi és csomag-hobbi printerekből viszont 18, 34 és 29 százalékkal többet adtak el.

Az ellentétes trendek dacára, nőtt az összesített bevétel, 2023 első negyedévében 15 százalékkal nagyobb volt, mint 2022 első három hónapjában.

Az ipari nyomtatók statisztikáit elsősorban a polimeralapú rendszerek kisebb eladásai húzzák le. Az ennek ellenére 11 százalékos bevételnövekedés a fémnyomtatók iránti nagyobb keresletnek tudható be. A legszignifikánsabb visszaesést a kádas fotopolimerizációs gépeknél figyelték meg, Észak-Amerikában például a fogyasztók infláció okozta prioritásváltozásai miatt csökkent a fogászati gépek iránti érdeklődés. A kádas fotopolimerizációs printerek Kínában is rosszul teljesítettek.

Ezzel szemben a fémnyomtatók értékesítéséből származó bevétel 25 százalékkal nőtt, pedig 8 százalékkal kevesebb egységet adtak el. A szállítások többségét a porágy-fúziós nyomtatók tették ki. Ezeknek a nagyobb és termelékenyebb rendszereknek az eladásából 34 százalékkal több pénz jött össze.

A polimeres gépek által uralt középkategóriában tapasztalt 18 százalékos emelkedés sikeres új termékekkel, a hazai termékek iránti, különösen megfigyelt nagyobb érdeklődéssel magyarázható. A Formlabs kiemelten jól teljesített (termékeiket a FreeDee értékesíti Magyarországon).

Professzionális gépekből 30 százalékkal kevesebbet szállítottak ki, a bevétel viszont csak 15 százalékkal esett. A szállításban és a bevételben is a FreeDee-partner UltiMaker az első.

A személyes és a csomag-hobbi kategória remek mutatóit az erősödő beszállítói lánc magyarázza.

A növekedéssel kapcsolatos elvárások pozitívok. A prototípuskészítés, a tömeges személyre szabhatóság és bonyolult darabok kisszériás gyártása a legfőbb hajtóerők, de a következő években egyre jelentősebb lesz a tömegtermelés is.