FREEDEE BLOG

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.

Egy hyderabadi vezető építőipari vállalat és egy szintén indiai épületnyomtató cég, a Simpliforge Creations közösen dolgoznak a világ első nyomtatott templomán. Dubaiban is terveznek printelt mecsetet, de az várhatóan csak egy évvel a hindu szentély(ek) után lesz kész.

Az épületnek a Telangána szövetségi állambeli Siddlepet környéki Charvitha-mező ad otthont. A helyválasztás szépen szemlélteti a technológia harmonikus integrációját a környezetbe, és a kivitelezők a fenntarthatóság követelményeinek eleget téve teszik ezt.

A három részből álló templom alapterülete valamivel több mint 350 négyzetméter, magassága kilenc méter. Három istenségnek kialakított szentélyekből tevődik össze. Az egyikben füge alakú finomságra (modak) emlékeztető forma, a másik négyzet, a harmadik lótusz-szerű, mindegyik egy-egy istenség előtti tisztelgés.

Az eddig elkészült szerkezeteket a Simpleforge saját fejlesztésű rendszerével nyomtatták ki, szintén saját szoftvert és helyi anyagot használtak hozzá. Elmondták, hogy mindent a helyszínen printelnek, a dómformájú szerkezetek, mint a modak és a lótusz kivitelezése komoly kihívást jelentett. Speciális tervezéstechnika, aprólékos elemzés és innovatív építési technika kellett a templomépítészet alapelveinek betartásához.

Az első munkafázissal végeztek, most a másodiknál tartanak. A szerkezetek szemléltetik, hogy a Simpleforge technikájával 51 és 32 fokos, kifelé és befelé hajló alakzatok az építészeti, esztétikai elvárásoknak megfelelően, helyszínen is nyomtathatók – hangsúlyozzák a kivitelezők.

A szerkezeti előírásokat, a templomtervezés elveit, a 3D nyomtatás követelményeit egyaránt kielégítik, miközben arról se feledkezzünk meg, hogy mindezt nem laboratóriumi, gyártóüzemi körülmények között, hanem „élesben”, a helyszínen teszik.

A Simpleforge számára a templom kezdet, a jövőben magaslatokon, sivatagokban, havas környékeken, komoly kihívásokkal járó környezetekben, nehezen megközelíthető terepeken is kívánnak nyomtatni. Természeti katasztrófa által sújtott területek és védelmi alkalmazások szintén szerepelnek opcióik között.

A lapos födémtetők használatát kiküszöbölő, zárt, kupolaszerű szerkezetek még távolabbra mutatnak. A Simplefirge elképzeléseiben Földön kívüli terepek is szerepelnek.

A dél-koreai Pohang Tudomány és Technológia Egyetem kutatói az algában és a látható fényben lévő lehetőségeket összekombinálva, a hústermesztést forradalmasítható, környezetbarát biotintát fejlesztettek. A tinta az algákban található természetes szénhidrátból, az alginátból származik, javítja a bionyomtatott sejtek működőképességét és felbontását. Komoly következményei lehetnek az élelmiszeriparban.

Lágy és pépes állaga miatt, az algát sokáig figyelembe sem vették, pedig komoly ökológiai potenciál rejlik benne: elnyeli a légköri széndioxidot, és kevés széndioxidot termel. Ezeket az adottságait felismerve, változatos területek szakemberei a környezet megóvása és a fenntarthatóság jegyében kezdtek el foglalkozni vele. A hústermesztés mellett mesterséges szervek tervezésében is fontos szerephez juthat.

A koreai kutatók a sejt élhetőségének és a biotinta felbontásának növelésére összpontosítottak. A hagyományos biotinták problémája a sejtek alacsony szintű életképessége és erősen korlátozott mobilitása komoly kihívást jelent, illetve ki is jelölte az utat, hogy más irányban kell kutatni.

A fenti problémák kezelésére, a kutatók algákból kivonatolt, „fototérhálósítható” algináttal készített mikrogélje, az új biotinta a hagyományossal összehasonlítva jelentősen, négyszeresére növeli a sejtburjánzást. Különleges tulajdonságokkal rendelkezik: külső erők hatására csökkentett nyúlósságot mutat, és így még deformálódás után is visszanyeri eredeti alakját.

E képessége miatt a nyomatok felbontása és laminálási kapacitása is masszívan nőtt. Mindez a szövettervezés, a regeneratív medicina és a hústenyésztés új távlatait villantja fel.

Az új biotinta nemcsak jobb minőség, hanem válasz a költség- és fenntarthatósági problémákra is. Az alginát és az ártalmatlan látható fény használata kifejezetten környezetbarát megoldás, ráadásul a tinta ételhulladékból szintén elkészíthető. Alternatívát jelent az állatokból származó olyan termékekkel szemben, mint a kollagén és a zselatin.

A nyomtatott hús-, hal- és tenger gyümölcsei iránti igény növekedésével, az algaalapú biotintával az élelmiszeriparban új hústextúrák és -szerkezetek alakíthatók ki.                

Az egyik vezető brit védelmi ipari vállalat, a London Defense R&D elkészítette a világ első nyomtatott antidrón rendszerét, az LD-80-at. Rendeltetése a dróntámadások elleni védelem, tehát alkalmasint – egyre gyakrabban – szintén nyomtatott drónokkal szemben vethetik be.

A 3D nyomtatótechnológia a honvédelemben is teret hódít és fontos változásokat idéz elő. A fogyasztói véhdelmi szektorban a London Defense R&D egy lépéssel minden eddiginél továbbment: taktikai rendszere bárhol, bármikor gyártható. Ez azt jelenti, hogy kritikus védelmi felszerelések terén sem vagyunk már kiszolgáltatva az exkluzív hagyományos gyártótechnológiáknak, de legalábbis a függőség egyre csökkenhet. Kérdés, hogy milyen hátulütői lehetnek védelmi rendszerek – nem feltétlenül és elsődlegesen nem fegyverek – otthoni barkácsolásának.

Mivel a drónok száma töretlenül és folyamatosan nő, az általuk jelentett veszély is egyre nagyobb. A fejlesztések átalakítják a nemzetközi fegyverpiacot, a védelmi iparban új paradigma érvényesülhet: személyek és intézmények saját maguk állíthatnak elő taktikai termékeket ahelyett, hogy késztermékként vásárolnák meg azokat.

A fejlesztők elmondták, hogy az erősen korlátozó törvények ellehetetlenítik drónellenes technológiák közvetlen vásárlását, és ezzel sok ártatlan ember kerül veszélybe. Az LD80 tervrajza alapján viszont magánszemélyek is elkészíthetik saját drónellenes rendszerüket. A 3D nyomtatás potenciálját kihasználva, a vállalat decentralizált és hozzáférhető megoldást kínál az engedély nélküli drónhasználat ellen.

A rendszer maximális hatótávolsága ezer méter, és az elektronikus hadviselés szellemében, képes a drónokat zavarni és letiltani pályájukról. Vezérlési és irányítási frekvenciáikon indít támadást, amellyel megkönnyíti lefoglalásukat, kényszerleszállásra kényszerítve őket.

A rendszer már megkapta az Egyesült Királyság Szellemijog-védő Hivatalának (IPO) hivatalos tanúsítványát. Szabadalmaztatott antennatechnológiát is tartalmaz, amely a hatótávolság kiterjesztése mellett, a kompakt és könnyű összetételhez is jelentősen hozzájárul.

A fogászat az additív gyártás egyik legnépszerűbb alkalmazási területe, a Markets and Markets 2022-es előrejelzése szerint 2027-re a szektor 7,9 milliárd dolláros globális piaccá válik.

Az Amerikai Fogászati Szövetség friss felmérése alapján az ország fogászainak tizenhét százaléka használ tevékenységéhez 3D nyomtatót. E csoport hatvanhét százaléka az elmúlt két évben integrálta a technológiát munkájába. A 3DP-t egyelőre nem használók huszonegy százaléka gondolkozik 3D printer beszerzésén, további harmincöt százalékuk pedig részt venne valamilyen 3DP-képzésben.

A reprezentatív felméréshez 277 fogászt kérdeztek meg, és arra is kíváncsiak voltak, hogy miért döntöttek a technológia mellett – már akik mellette döntöttek. Az alkalmazók hatvanhárom százaléka a meglévő technikák kiegészítését látja benne, ötven százalékuk a jelenlegi munkamenet feletti nagyobb kontrollt szeretné elérni vele. Szintén a felük gondolja, hogy additív gyártással hatékonyabb lesz a munkájuk. Negyvenhárom százalékuk szerint – miután beszerezték a technológiát – a gyártási költségek csökkenése fontos motiváció számukra.

Az adatok azt sugallják, hogy a 3DP megfelel az alkalmazók elvárásainak. Hatvannyolc százalékuk a hatékonyság növekedését említette, negyvennégy százalékuk a gyártási költségek csökkenését emelte ki, míg húsz százalék jobb minőségről beszélt.

A felhasználási módokat illetően, legtöbben (hatvankét százalék) a diagnosztikai modelleket emelték ki, a fogászati síneket és más eszközöket a felük, a sebészeti útmutatókat negyvennyolc, az ideiglenes koronákat és hidakat harminchat, a fogszabályozó-modelleket huszonkilenc, a korona- és híd-modelleket huszonhat százalékuk említette. Többségük az általuk előállított eszközök, pótlások stb. negyedéhez használja a technológiát.

A szélesebb körű elterjedést gátló tényezők közül a legfontosabb – negyvennégy százalékuk szerint –, hogy mivel sokan laboratóriumokkal, gyártókkal dolgoznak együtt, nincs szükségük printerre. A nem-használók harminckilenc százaléka túl drágának tartja a technológia beszerzését. További harmincnégy százalék nem-használó szerint a 3DP irreleváns a fogászatban.     

Az orvosi termékeket gyártó ír óriáscég, a Stryker 2022-re vonatkozó beszámolójában közölte, hogy 2013 óta egymilliónál több cement nélküli Tritanium térdprotézist nyomtattak. Ha ehhez a számhoz hozzáadjuk a cég LinkedIn felmérést, amely alapján egymilliónál több – mindenféle – nyomatot készítettek, egyértelmű, hogy már kétmilliónál több printelt beültetésnél tartanak.

A Stryker printelt termékei saját Tritanium márkanéven szerepelnek, és a térd- mellett legalább három gerinc-implantátum is a brand-hez tartozik.

A vállalat teljes mértékben elkötelezett az additív gyártás egészségügyi alkalmazásai mellett. Meghatározó szerepet játszik bennük, amellyel jelentős mértékben segíti orvosok, ápolók és a szektor szolgáltatóinak a tevékenységét. A robotika és más digitális technikák integrálásával, sokat tesz termékek személyre szabásáért, és ezzel a betegközpontú gyógyászat további fejlődéséért.

A Stryker egészségügyi részlegének komoly erősítést jelentett a kommunikációs és a munkafolyamatot optimalizáló platformot, hardvert és szoftvert fejlesztő kaliforniai Vocera akvizíciója, mert így komplex hálózati megoldásokat tudnak kínálni.

Emellett a nagyvállalat világszerte nyitott innovációs központokat, köztük egy új írországi gyártóüzemet, amelyekkel az eddigieknél is gördülékenyebbé teszik a kommunikációt, termékek előállítását, és megerősítik vezető pozícióikat. A Mako Oktatási Központot Japánban, a Globális Technológiai Központot Indiában, a K+F Laboratóriumot Ausztráliában alapították.

A fenntartható fejlődés kitüntetett szerepet játszik a vállalat tevékenységében, 2022-ben csatlakoztak is a globális Zöld Additív Gyártás Kereskedelmi Egyesülethez. A szervezet célja a környezetbarát szempontok érvényesítése a 3D nyomtatásban, a hasznosságukra vonatkozó iparágon belüli és oktatási tájékoztatás, hogy minél többen tisztában legyenek a technológia „zöld” természetével.

A brit nyomtatószál-gyártó Filamentive különleges anyagot kezdett el árusítani. A jelenleg két színben, feketében és fehérben, a gyártó honlapján vagy engedélyezett viszonteladóktól megvásárolható Economy PLA ugyanis 99,99 százalékban újrahasznosított anyagokból készült, a 3DP filament-piacon erősen környezetbarát opciónak számít.

Az új anyag azért lehet nagy hatással a 3D nyomtatószektor fejlődésére, mert az elsők egyike, amelynek gyártásához nagymennyiségű újrahasznosított matériát használtak fel. Az általában új műanyagokon alapuló, hagyományosan készült filamentekkel összehasonlítva, mindenképpen fenntarthatóbb alternatívát jelent, előrevetíti a közeljövőt, például is szolgálhat más fejlesztők számára. A környezeti szempontok hatványozottabb érvényesítéséra bátoríthatja őket.

A Filamentive tisztában van mindezzel.  

A cég vezetősége közölte, hogy elkötelezettek a fenntartható fejlődés mellett, és folyamatosan keresik a környezeti lábnyomot minimalizáló megoldásokat. Az Economy PLA nagyon fontos lépés ebbe az irányba, és meggyőződésük, hogy az új anyag összhangban áll ügyfeleik elvárásaival, mert egyszerre környezetbarát és csúcsminőség – hangsúlyozzák.

Az Economy PLA „posztindusztriális” hulladékokból, a gyártási folyamat során a hulladékfolyamból kikerült anyagokból, egyetlen forrásból készült, így nincsenek benne törmelékek, csökkentve a szennyeződés valószínűségét. Az egykilós gurigákban beszerezhető anyag minősége és teljesítménye ugyanolyan jó, mint a Filamentive eddigi termékeié.

A Filamentive korábban egy másik hasonló terméket is bevezetett a piacra. A PLA Tough a fenntarthatóság felé tett és az Economy PLA-t előrevetítő lépés volt. Az anyag megújuló forrásokból, elsősorban cukornádból készült. Biológiailag lebomlik, így mikroorganizmusok hatására szétesik természetes környezetben. Csomagolása szintén a fenntarthatóság szellemében történik, használata pedig még a 3D nyomtatással ismerkedők számára is könnyű. A belőle készült nyomatok masszívak és tartósak, jó választás az erős anyagokat megkövetelő alkalmazásokhoz.

Az Ultimaker és a MakerBot egyesüléséből létrejött UltiMaker legújabb 3D nyomtatója, a Method XL kettős funkciót hivatott betölteni: az ipari gyártás pontosságát és teljesítményét kapcsolja össze a desktop gépek rugalmasságával és alacsonyabb árával, azaz a desktop és az ipari printerek közötti szakadékot hidalja át.

Mérnöki alkalmazásokra, ipari szintű anyagokkal történő precíziós nyomtatásra találták ki. Az építési térfogat 305x305x320 milliméter, méretpontossága plusz/mínusz 0,2 milliméter. Ezek a paraméterek egyértelműen jelzik, hogy működő prototípusoktól végtermékekig, széles választékban készíthetők vele nyomatok.

A nagyméretű, komplex és tartós részek előállítása ipari anyagokkal, első sorban ABS-R-rel és szénrostos ABS-szel (ABS Carbon Fiber) történik, de több más ipari szintű anyaggal is kompatibilis. Az UltiMaker nyílt anyagplatformján és a LABS programon keresztül például a rugalmas, gumiszerű, puha Jabil SEBS, a masszív, kemény és a hőnek remekül ellenálló polikarbonát PolyMax PC vagy a szénrosttal megerősített, magas hőmérsékletet tűrő LEHVOSSPATH 9891 nejlon egyaránt beszerezhető.

A fűtött munkatér hőmérséklete akár a 100 Celsius-fokot elérheti. A desktop printereken legnépszerűbb anyaggal, a görbülésre és deformációra hajlamos ABS-szel való nyomtatásra optimalizálták. A Method-széria többi gépéhez képest újdonság az XL fűtött építőlemeze, a görbülést és a rétegtapadási problémákat megakadályozó extra biztonsági réteg. A fűtött építőlemezzel és munkatérrel adott a pontos és masszív nyomatok létrehozására alkalmas környezet.

Az UltiMaker vezetősége elmondta, hogy az új printerrel folytatják küldetésük, a 3D nyomtatás ipari elterjedésének beteljesítését. Állításuk szerint az alacsonyabb árfekvésű, könnyen kezelhető eddigi gépek nem rendelkeztek gyártásszintű ipari kapacitással, viszont a Method XL pont ilyen, ezért is különleges. Gyártásra alkalmas műanyagok az ipari gépek árának töredékéért printelhetők vele. A piacon az egyetlen fűtött munkatérrel és építőlappal rendelkező gép a saját árkategóriájában, amellyel olyan műanyagokkal, mint az ABS pontos és a korábbiaknál nagyobb nyomatok készíthetők – hangsúlyozzák az UltiMaker szakemberei.

A vízben gyorsan oldódó RapidRinse segédanyaggal együtt használt ABS-szel, a Method XL leegyszerűsíti a nyomtatást. A RapidRinse megkönnyíti a felesleges részek eltávolítását, a végső sima felület kialakítását.

Az UltiMaker magyarországi forgalmazója a FreeDee Printing Solutions.

A technológiai fejlődés, az egyre több iparágat érintő alkalmazások és a személyre szabott termékek iránti igény növekedése következtében virágzik a globális 3D nyomtatópiac – derül ki a pénzügyekkel és tőzsdével foglalkozó MarketWatch elemzőcég anyagából, mint ahogy az is, hogy a 2020 és 2030 közötti periódusban 24,3 százalékos lesz a növekedés.

A printerek gyorsabbak, pontosabbak, nő az anyagválaszték, és mindezek együttes hatásaként a 3DP egyre több iparág számára vált fontossá. Az autó-, légjármű-ipari, egészségügyi, építészeti/építőipari és a fogyasztói alkalmazások száma ennek megfelelően növekedni fog.

A technológia forradalmasítja orvosi műszerek, páciens-specifikus implantátumok gyártását, javítja az egészségügy minőségét. A növekedés prototípuskészítésben, szerszám- és eszközgyártásban, végtermékek előállításában is biztosra vehető.

A személyre szabhatóság, a megrendelő igényeihez pontosan passzoló termékek előállítása és a bonyolult tervek megvalósíthatósága szintén a növekedés motorja. Gondoljunk bele, hogy additív gyártással olyan tárgyak is előállíthatók, amelyekre hagyományos eljárással esélyünk sincs; ékszerektől ruha-kiegészítőkig, szinte minden egyedi óhaj teljesíthető.

A területet meghatározó nagyvállalatok folyamatos kutatásfejlesztése, befektetései, 3DP-cégek más iparágak nagyágyúival, például a BMW-vel vagy az Adidas-szal való stratégiai együttműködése szintén fontos hajtóerők, megerősítik a technológia integrálódását változatos szektorokba.

Az ígéretes jövőben természetesen komoly kihívásokat is kell kezelni: csökkenteni kell a gépek árát, tovább kell bővíteni az anyagválasztékot, és a skálázhatóságban is előre kell lépni. A jelenlegi kutatások, projektek, az anyagtudomány, hardver és szoftverek, illetve a nyomtatótechnikák fejlődésének fényében szerencsére úgy tűnik, hogy a 3DP-szektor talál megoldásokat ezekre a problémákra. A gyártófolyamatokba a mainál nagyobb mértékben integrált 3D nyomtatás az ellátási láncot, a kívánság szerinti (on-demand) termelést úgy változtathatja meg, hogy közben kevesebb hulladék termelődik, azaz a technológia a mostaninál is fenntarthatóbb lesz.         

A 3D nyomtatás viszonylag új a kerékpározás világában, viszont előszeretettel alkalmazzák. Pontos, megbízható és környezetbarát technológia, nincs túlzott anyaghasználat, minimális anyag vész kárba. Egyértelmű, hogy a jövőben még többször fogják használni.

A kerékpározás szintén a fenntarthatóság egyik jelképe. Nem okoz környezetszennyezést, a fizikai és a mentális egészségnek egyaránt jót tesz. A versenyszinten űzött bringázás teljesítmény- és sebességhajszolása viszont már nem ezeket a célokat követi, így a terület mára jóval forrásanyag-intenzívebb lett, mint volt valaha is, és ez a tendencia nagy valószínűséggel csak erősödni fog.

A határok állandó feszegetése csúcstechnológiák nélkül lehetetlen, és az új technológiákkal az anyaghasználat is központi kérdéssé vált. Hogyan lehet egyrészt a teljesítményt növelni, másrészt a fenntarthatóságnak megfelelően növelni azt?

A havas sportokhoz és a kerékpározáshoz védőfelszereléseket gyártó svéd POC Elicit Ti napszemüvege ennek a kettős igénynek próbál megfelelni: a teljesítmény csúcsra járatásának és a gyártófolyamat közbeni fenntartható anyaghasználatnak. A kivitelezésben a szintén svéd fémnyomtatás-specialista AIM Sweden segédkezett. A printeléshez a cég elektronsugaras olvasztás (electron beam melting) additív gyártótechnológiáját használták.

Közösen találták ki, hogyan alkalmazzák a módszert remek minőségű napszemüveg előállításához, merevség és rugalmasság tökéletes arányának megtalálásához. Viselőjének úgy kell minden apró részletet látnia, hogy közben kényelmesen érezze magát.

Az egészségügyben használt, tehát a legjobb minőségű titánnal dolgoztak, a napszemüveg nevének Ti szava a fém vegyjele. Szilárd és könnyű anyag, pont olyan, amellyel garantált a kényelmes viselet. Mivel más gyártófolyamatokból megmaradt titánt használtak, hasznosítottak újra, a fenntarthatósági követelményeknek is megfeleltek.

A 22 gramm tömegű, négyszáz eurós, limitált példányszámú napszemüveget lézerrel olvasztott titánporból, rétegről rétegre nyomtatták. A fennmaradt port újrahasznosítják.