FREEDEE BLOG

A nagyon közeli jövőben szokatlan formájú, nyomtatott gyógyszertablettákkal kezelhetjük betegségeinket. Fejlesztésük célja persze nem esztétikai újítás, hanem a szervezeten belüli kontrollált gyógyszer-kibocsátás és -használat. Az újítást az egyaránt gyorsan fejlődő számítási technológiák és 3D nyomtatás kombinációja teszi lehetővé. Az új kapszulák, tárgyak folyadékokban előre meghatározott ütemben oldódnak, gyártásukat a két technológia együttes használata biztosítja.

A saarbrückeni Max Planck Informatikai Intézet és a Davisi Kaliforniai Egyetem kutatói közösen dolgoztak ki speciális technikát, amelynek lényege, hogy kizárólag a tárgy formája határozza meg a kibocsátás időzítését. A fejlesztés komoly hatással lehet a 3D nyomtatással egyébként is egyre intenzívebben foglalkozó gyógyszeriparra.

Gyógyszerkészítmények kritikus aspektusa a gyógyszer-szint szabályozása a beteg szervezetében. Intravénás infúziónál az infúzió sebessége és az oldaton belüli gyógyszerarány szorzatából számolják ki a vérárambeli gyógyszer-koncentrációt. Az állandó szintet kezdeti nagyobb, majd kisebb, fenntartó dózisok beadásával érik el.

Szájon keresztüli adagolásnál a rend biztosítása sokkal komolyabb kihívás.

Lehetséges megoldás bonyolult, több komponensből álló szerkezetek használata, különböző pontokon elérhető gyógyszer-koncentrációkkal. Gyártás szempontjából ez az opció viszont kifejezetten bonyolult.

Itt jön képbe alternatívaként a változatos, komplex formákat garantáló 3D nyomtatás. Lényegében szabadon kialakítható bármilyen formájú gyógyszer, a hordozóanyagban egyenletes biokémiai eloszlással. Így a gyógyszer-kibocsátás kizárólag a mértani formától függ, amellyel leegyszerűsödik a gyógyszeradagolás.

A német és az amerikai kutatók projektje erre kínál megoldást. A nyomtatott gyógyszereket úgy programozzák, hogy meghatározott időn belül feloldódjanak, szervezetben történő kibocsátásuk kontrollált keretek között történik. Mivel miután a beteg bevette a tablettát, kívülről már nem lehet beavatkozni, a kibocsátás a gyógyszer formájától függ.

Adott geometriai formák esetében ez programozható, és a kutatók pontosan ezt valósították meg.

Puha robotok aktuátorait általában szintetikus polimerekből, műanyagokból és gumiból készítik. Az anyagok a gépeknek hosszú működést és stabil szerkezetet biztosítanak, viszont ha használat közben megsérülnek vagy megsemmisülnek, káros hatással lehetnek a környezetre.

A pittsburghi Carnegie Mellon Egyetemen (CMU) minimalizálni akarják a kockázatot, és a cél érdekében új robotépítési módszereken dolgoznak. Ezek egyikéhez moszatokat és 3D nyomtatást használnak az aktuátorokhoz. Mivel a természetes anyag biológiailag lebomlik, nem okoz szennyeződést.

Az új aktuátorokat tengeri alkalmazásokhoz fejlesztik, az alapanyag, a biotinta közönséges barnamoszatból készül. A kutatók azonosították a vízhatlan szerkezetek nyomtatásához szükséges paramétereket, és speciális bionyomtatás módszerrel (FRESH) dolgoztak.

A módszert ipari méretűvé kívánják bővíteni, puharobotika-alkalmazásokra optimalizálni. A technikával szokatlan tulajdonságokkal rendelkező robotikus szerkezetek, például kisméretű és nagyon puha, nyújtható, összehúzódó, csavarható, többek között markolásra alkalmas aktuátorok készíthetők.

A kalciumalapú moszattintából gélek állíthatók elő. Az anyagtulajdonságok úgy módosíthatók, hogy az aktuátorok alakjukat, szilárdságukat képesek megváltoztatni.

A technológiával a legfejlettebb puha robotikai igényeket és a környezeti elvárásokat hozzák közös nevezőre. A biológiailag lebomló aktuátorok ígéretes megoldásnak tűnnek, de a munka nem ért ezzel véget, a fejlesztők folyamatosan igyekeznek tökéletesíteni rajtuk.

A szerkezetek amellett, hogy az óceánban például hét nap alatt teljesen lebomlanak, robotikai funkcióiknak is tökéletesen eleget tesznek. Tengeri organizmusok kockázat nélkül el is fogyaszthatják őket, így még ha megrongálódnak, akkor sem jelentenek veszélyt környezetükre.

Június tizenötödikén mutatták be a Disney és a Pixar új filmjét, az Elemit.

A bemutatókra a karaktereket a Nexa3D nyomtatótechnológiájával, a speciáliseffektus-szakértő Gentle Giant Studios keltette eredeti nagyságban életre. Az együttműködés szép példa a fejlett 3D nyomtatás és a szórakoztatóipar gyümölcsöző és a jövőre nézve kifejezetten ígéretes együttműködésére.

A több mint három évtizedes szakmai tapasztalattal rendelkező Gentle Giant Studios adatgyűjtéssel, termékfejlesztéssel és digitális szolgáltatásokkal igyekszik kielégíteni globális ügyfélkörét. Sokan fogadták kitörő örömmel a hírt, hogy a filmkarakterekről életnagyságú nyomatok készülnek, amelyekkel világszerte lehet majd fotózkodni.

A Nexa3D vezetőségét izgalomba hozta, hogy a kreatív és kihívást jelentő projektben együtt dolgozhatnak a Gentle Giant-tel. Elmondták, hogy művészek és tervezők folyamatosan keresik teremtményeik életre keltésének hatékony módját, az eredetivel majdnem teljesen egyező végeredménnyel.

Fejlett technológiákat, például 3D nyomtatást használva, a művészek elképzelései és a valóság közötti távolság egyre szűkül, és tényleg szenzációs munkák születnek – nyilatkozta a Nexa3D marketingrészlegét vezető Nina Swienton.

A legnagyobb problémát a szűk időkeret jelentette, a bemutatókra készen kellett lenni a nyomatokkal, tehát csak gyors és pontos gépben gondolkoztak. Ekkor jött képbe a Nexa3D nagyon gyors (kategóriájában leggyorsabb) és kiváló teljesítményre képes printere.

A Gentle Giant különböző terveit két nap alatt tesztelték le, több iterációt végigfuttattak rajtuk, majd a Disney rábólintott a végleges változatokra. Azokat nyomtatták ki, és szállították időben a filmgyártóhoz. A nyomatokhoz a Nexa3D tartós és áttetsző műgyantáját használták, amellyel az óhajtott tüzes és vizes képi effektusokat is sikerült megvalósítaniuk.

Az amerikai Firestorm Labs a katonai komplexum igényeit kielégítve, nyílt architektúrájú, moduláris ember nélküli légi rendszereket (MUAS) épít. A folyamatosan változó működési környezet igényeinek igyekeznek eleget tenni, ahol a hagyományos „pilótás” megoldás már nem elsődleges szempont. Az övék több technológiát integráló, röpke kilenc óra alatt nyomtatható, megfizethető rendszer.

A brit Greenjets újgenerációs elektromos meghajtó rendszereket épít gyors légi járművekhez. Technológiájuk gyors, biztonságos és hatékony, a 2 KW fogyasztástól az 1 MW-ig terjedő skálába tartozó drónokat, légi taxikat és elektromos légi járműveket fedi le.

A két vállalat egyesíti erőit, és a kategóriájában világelső, teljes mértékben additív gyártással készülő drón repülővázon és motormegoldáson dolgoznak.

A Firestorm szabadalmaztatott összekapcsolható és összecserélhető légjármű-gépváz komponensekből álló technológiája lehetővé teszi, hogy a felhasználó sokféle küldetésnek megfelelően, ugyanarról a platformról módosítsa az MUAS-t. A komponenseket mesterségesintelligencia-/gépitanulás-alapú fedélzeti számítógép kapcsolja össze.

A Greenjets IPM meghajtó architektúrája az egyik legfejlettebb légcsatornás ventillátortechnológia. Ügyfeleinek nyugodtabb, hosszabb és gyorsabban megvalósított repüléseket garantál. Saját fejlesztésű 3DP-alapú gyártótechnikájuk rövid időn belüli módosításokra ad lehetőséget. A módosítások a légi jármű fajtájától, a küldetéstől és az elvárásoktól függnek, azok szerint variálódnak.

A két cég technológiáit a Firestorm MUAS platformjába integrálják, amellyel lehetővé teszik újgenerációs drónok megfizethető áron történő, az adott küldetés jellegét figyelembe vevő tömeges gyártását.

A drón egész vázát és a motort 3D nyomtatással állítják elő, biztosítva, hogy a gép szállítani tudjon terheket, és a küldetés még a legnehezebb feltételek mellett is sikeres legyen.

Mivel hétről hétre nő az olcsó rendszerek gyors gyártása iránti igény, hagyományos gyártómódszerekkel már lehetetlen ebben a tempóban megfelelő minőségű és mennyiségű drónt előállítani. Komoly skálázási problémák merülnek fel, amelyekre

A Közép-Kelet gazdaságilag fejlett országaiban, elsősorban az Egyesült Arab Emírségekben nagyon gyorsan fejlődnek az infokommunikációs technológiák, és a 3D nyomtatásnak közülük is kitüntetett szerepet szánnak. A média eddig főként a térségben élharcos Dubaiban történő változásokról számolt be, de az additív gyártás az Emírségek más részein is fontos tényező.

Dubai után Abu Dhabi a 3DP-fejlesztések, befektetések legfontosabb közép-keleti helyszíne.

Múlt héten jelentették be, hogy az Emírségek nemzeti termékek létrehozását támogató egyesített szervezete, a Sinaha Platform nemzetközi vállalatokkal kötött együttműködési szerződést. A közös munka célja, hogy Abu Dhabiban 3D nyomtatókat és oktatási robotokat előállító gyárat építenek.

Az elképzelések tükrözik az Emírségek Ipar és Fejlett Technológiák Nemzeti Stratégiájában megfogalmazott terveket, az ipari szektor fejlesztését, a helyi termékek fogyasztók körében történő népszerűsítését, az ellátási lánc további erősítését.

Salem bin Kardous Al-Amiri, a Sinaha vezérigazgatója elmondta, hogy az építkezés összhangban van a platform stratégiai elképzeléseivel. A Sinaha a negyedik ipari forradalom helyi alkalmazásaira, csúcstechnológiákra és a befektetők magukhoz vonzására összpontosít. Mindezzel Abu Dhabi hatékony regionális csomópont státuszát igyekeznek továbberősíteni. (Dubai is hasonló, csak még fejlettebb csomópont szerepet tölt be a régióban.)

Az additív gyártás és az oktatási robotika, mint iparágak ezeknek az elképzeléseknek a legfontosabb pillérei közé tartoznak – hangsúlyozza a vezérigazgató, majd hozzáfűzte, hogy Abu Dhabi és az Egyesült Arab Emírségek egyaránt mindent megadnak az ipari projektek sikeréhez, vállalkozók számára pedig ideális feltételeket biztosítanak üzleti tevékenységük felvirágoztatásához.

A 3D nyomtatás és az oktatási robotika az ipari és a kereskedelmi szektort egyaránt ki fogja szolgálni – jelentette ki Al-Amiri.

Multifunkcionális printereket terveznek gyártani, amelyekkel a helyi, a regionális és a nemzetközi piacot is megcélozzák. A gépeket a tudományos felfedezések és a gazdasági növekedés fontos eszközeinek tekintik.

Brit és olasz kutatók bemutatták, hogyan kivitelezhető a 3D bionyomtatás hidrogélben növekvő „mini szervekben”, amellyel jobban megérthetjük a rák különféle szöveteken keresztüli elterjedését. Az új technikával szabályozható a szervek alakja, irányítható a tevékenységük, a szövetek pedig változatos formákká növeszthetők.

A UCL (University College of London) szerint így szervekről és betegségekről készíthetnek élethű modelleket, sejteket és szöveteket az eddiginél pontosabban tanulmányozhatnak.

A szervek mikroméretű változatával végzett kutatások, az organoid-tudomány ígéretes terület, viszont ne feledkezzünk meg arról a tényről sem, hogy ezek a szövetek szinte mindig kontrollálatlanul növekednek, így pedig nem képesek visszaadni a természetes szervek komplexitását. Egy szerv formája és szerkezete ugyanolyan fontos, mint a sejtfelépítése.

Az UCL és a Padovai Egyetem kutatása volt az első eset, amikor bemutatták, tudósok hogyan képesek létrehozni meglévő gélben szilárd szerkezeteket, hogy bizonyos mintázatok valós időben megszilárduljanak. Az organoidok növekedését speciális mikroszkóp által kibocsátott fénnyel – 3D bionyomtatással – úgy irányították, hogy egyedi szerkezetté álljanak össze.

A rák különféle keménységű és sűrűségű szöveteken keresztüli útjának tanulmányozásához, a ráksejtek körül megkeményített gélketreceket dolgoztak ki, majd a mozgásukat, a mozgások a környezet sűrűségétől függő változásait figyelték. Ez egy nagyon fontos folyamat a rák terjedésének megértéséhez.

A kutatók bizakodnak, hogy a betegség pontosabb modellezéséhez felhasználják majd az ő munkájukat is, és az eredmények jobbak lesznek, illetve szignifikáns mértékben csökken az állatokkal végzett kísérletek száma.

Hamarosan a nem megfelelően növekvő szervek funkcióváltozásait vizsgálják, és technikájukkal előbb-utóbb elvileg biológiailag pontos, gyógyító „tapaszokat” is a szervezetbe juttathatnak.

Az ultraprecíz optika és a mikroelektronika kombinációjával újgenerációs technológiák jelenhetnek meg az egészségügyben, a navigációban, a távérzékelésben és mást területeken. Optikai csúcsminőségű üvegek hagyományos gyártómódszerei viszont nagyon magas hőmérsékleten végzett szinterezéssel járnak együtt, amely az anyagok károsodását okozhatja.

Az Irvine-i Kaliforniai Egyetem (UCI) kutatóinak új munkája lehet a megoldás. (A fejlesztésben a Karlsruhei Technológiai Intézet is részt vett.)

Optikai minőségű üvegek alacsonyabb – de azért annyira nem alacsony – hőmérsékleten történő nyomtatásához dolgoztak ki eredményes eljárást, megnyitva a kaput a nagy felbontású, látható fényes, nanorészecskés mikroelektronikus rendszerek, az „on-chip” gyártás felé. Szinte minden 650 Celsius-fokot tűrő chip esetében lehetségessé válik kiváló minőségű, tiszta üvegből álló mikro- és nanoszerkezetek nyomtatása közvetlenül a chipen.

Két fotonos polimerizáló 3D nyomtatással dolgoztak. A módszert korábban főként műanyagalapú szerkezetek létrehozására használták, nyomtatóbarát polimeres gyantákkal. Az optikai anyagokkal, például szilíciumdioxid üvegekkel való nyomtatáshoz a nanorészecskéket 1100 Celsius-foknál magasabb hőmérsékleten kellett szinterezni. Ez a hőmérséklet elég meleg az anyagok cseppfolyósodás nélküli összeragadásához, viszont túl meleg ahhoz, hogy félvezető chipekre rakódjanak le.

A kutatók folyékony gyantát használtak üvegklasztereket tartalmazó, csak néhány atomból álló POSS (poliéderes oligomer szilszeszkvioxán) molekulák körül. A gördülékeny nyomtatás érdekében, a POSS-t más organikus molekulákkal keverték össze. Az így keletkezett térhálósított – „üveg előtti” – polimer nanoszerkezetet 650 Celsius-fokra melegítették fel, és a szerves komponensek leválasztásával, üveg nanoszerkezeteket kaptak.

A valaha elért legnagyobb felbontású, 97 nanométeres üveg vegyileg teljesen tiszta, minősége optikai szint.

A technika továbbfinomítható, hogy szilíciumdioxid mellett más anyagokat is lehessen használni.

A Siemens Energy elkészítette az AM Pilótafülke első generációját, egy, a fémnyomtatási folyamatokról automatizált és megbízható minőségbiztosítást szolgáltató platformot. Partnerük, a norvég székhelyű, vezető kockázatkezelő és minőségbiztosító DNV velük párhuzamosan fejlesztette a digitális megoldások folyamatos minőségbiztosítását végző Független Minőség-monitoring (IQM) fogyasztói portált.

A kettőt összekombinálva, a DNV kereskedelmi megoldást kínál az additív gyártóiparnak, garantálva, hogy a nyomtatott darabok összehasonlíthatók a „jóváhagyott mesternyomattal.” A két platform együttműködésével automatikusan, távolból is lehetséges a folyamathitelesítés.

Az AM (additive manufacturing) Pilótafülke szenzoros adatfolyamokat és porágyas képeket gyűjt PBF 3D nyomtatók gyártófolyamatairól. Minden egyes nyomatról digitális összefoglalót generál, kiemelve a problémás részeket. A „gyártás nulla hibával” koncepciót érvényesíteni szándékozó EU-s InterQ projekt részeként létrehozott IQM az adatminőséget frissen fejlesztett algoritmusokkal figyeli. A nyomtatási folyamat minősége vizualizálható, így a felhasználó megnyugodhat, hogy a munkamenet megfelel a szabványoknak.

A fejlesztők elmondták, hogy az additív gyártás sikeres iparosodása az eredményes digitális átalakulástól függ, és a két megoldás összekombinálása fontos lépés a szakterület számára. A DNV ezzel a globális energiaszektor elsőszámú választása akar lenni a digitális kockázatkezelésben.

Kiemelték a pontosan végzett 3D nyomtatás előnyeit: kevesebb az anyagveszteség, faraghatók a költségek, komplex és személyre szabott printek készíthetők.

A Siemens Energy gázturbina-alkatrészek tervezésében és nyomtatásában világelső. Printelt komponensei hozzájárulnak erőművek hatékonyabb működéséhez, károsanyag-kibocsátásuk jelentős csökkentéséhez. A technológia komoly segítség a turbinák megváltoztatásához, hogy „zöld” üzemanyagokat tudjanak használni, mint például a hidrogén.

A természet a kezdetektől az infokommunikációs technológiák, köztük a 3D nyomtatás egyik ihletforrása. A közösségi állatok, például madárrajok, a hangyák vagy a termeszek viselkedése alapján több robot- és mesterségesintelligencia-rendszert mintáztak már, például a rajintelligencia-modellek is ezektől az élőlényektől ellesett mechanizmusokon alapulnak.

A svéd Lund Egyetem és az angol Nottingham Trent Egyetem kutatói szerint a termeszekre vonatkozó ismereteink segítségével a jelenlegieknél energiahatékonyabb épületek nyomtathatók. Következtetésüket egy namíbiai őshonos termeszfaj viselkedését tanulmányozva vonták le.

A termeszdombokat vizsgálva állapították meg, hogy az állatok túlzott energiafelhasználás nélkül képesek kényelmes beltéri környezetet kiépíteni. Három és öt milliméter közötti rácsszerű alagutak bonyolult hálózatát létrehozva, „kifogják” és szellőzésre, a belső tér hőmérsékletének szabályozására használják a szelet, azaz „klímás otthonokat” alakítanak ki.

A kutatók arra is rájöttek, hogy a szél a felesleges plusznedvességet és légúti gázokat is elviszi. Tanulmányukban leírják, hogy a termeszdombok egymással összefüggő alagútjainak bonyolult hálózata hogyan használható az építészetben a levegő, a hő és a nedvesség áramlásának újfajta alkalmazására.

A legmodernebb technológiák kellenek hozzá, a poralapú 3D nyomtatás az egyik, amellyel létrehozhatók ennyire komplex alakzatok. A természetes szellőzőmechanizmusok alkalmazása forradalmasíthatja az építőipart, kényelmesebb, energiahatékonyabb otthonok alakíthatók ki vele, ráadásul a klímarendszerek túlzott nyári használatával megnőtt széndioxid-kibocsátás is csökkenthető. A 3D nyomtatás intelligens rendszerekbe integrálásával, a szerkezetek tovább optimalizálhatók, és az új épületek energia-kibocsátása tovább csökkenthető.

A 3D nyomtatás nagy építőipari áttörése csak akkor lesz lehetséges, ha ugyanolyan komplex szerkezeteket tudunk majd tervezni, mint amilyeneket a természetben látunk. A természetszerű építkezés kezdeténél tartunk, most lehetséges először igazi élő és lélegző épületek tervezése – állítják a kutatók.

A világhírű Massachusetts Institute of Technology (MIT) Anyagkutatási Laboratóriumában az Inconel 718 szuperötvözet kerámiás nanohuzalokkal való megerősítésére tettek kísérletet, és a kísérlet eredményesnek bizonyult. Az anyagot fémnyomtatásra használják.

A fejlesztők elmondták, hogy folyamatosan nő a jobb és a még jobb anyagok, a meglévők tökéletesítése, extrém körülmények közötti használhatóságuk iránti igény. Módszerük sokat tehet hozzá az ilyen irányú törekvésekhez.

Az Inconel ausztentikus (gamma-vasas kristály) nikkel-krómalapú szuperötvözet-család. Ellenállnak az oxidációnak és a korróziónak, jól használhatók szélsőséges, komoly hőhatásoknak és nyomásnak kitett környezetekben. Hevítéskor a felületen a további támadásoktól védő vastag, stabil oxidréteget képződik.

Szilárdságát széles hőmérsékleti tartományban megőrzi, még olyankor is, amikor az alumínium és az acél kevésbé. Magas hőmérsékleten az ötvözettől függő eljárásokkal tartják fenn a szilárdságát. Egyik legismertebb típusa a 718, amely több ötvözet is lehet: Nicrofer 5219, Superimphy 718, Haynes 718, Pyromet 718 stb.

A szuperötvözetet olyan alkalmazásokban is használják, amikor a hőmérséklet akár 700 Celsius-fok is lehet. A kutatók kereskedelmi forgalomban beszerezhető Inconel 718 porokat kismennyiségű kerámiás nanohuzalokkal kevertek össze. Inconel-részecskék felületén képződött nenokerámiás homogén díszítés lett az eredmény. A nyomtatópor lézeres porágy-fúzióval printelhető.

A nyomatokról kiderült, hogy jelentős mértékben csökken a porozitásuk, kevésbé törnek, repednek, jóval erősebbek, mint a sima Inconel-18-akból készültek. A sugárzásnak és természetesen a hőnek is még jobban ellenállnak, képlékenyebbek, nyújthatóbbak, és bónuszként, a feljavított anyaghoz nem kell új gépet fejleszteni, mert használható meglévő 3D printerekkel.

A fejlesztők szerint munkájukkal az ötvözettervezés új távlatai nyílnak meg.