FREEDEE BLOG

A csípő-, térd- és vállbeültetésekkel összességében jelentős mennyiségű fémszög, csavar, lap stb. kerül sebészeti beavatkozásokat követően emberi szervezetekbe. Ezek a fémek, ötvözetek komoly értéket jelentenek, és miután csere vagy más ok miatt eltávolítják őket a testből, korlátozottak az újrahasznosítási lehetőségek.

Az eltávolított implantátumot speciális kemencében dolgozzák fel. Az eljárás során nagymennyiségű energiát használnak el, és a széndioxid-lábnyom is jelentős.

A 3D nyomtatásra használt, fenntartható fém- és ötvözetporokat fejlesztő amerikai 6K Inc. 6K Additive részlege és a sebészeti fémeket újrahasznosító ausztrál SMR (Surgical Metal Recycling Pty Ltd.) a fémalapú ellátási lánc átalakítását, az implantátumok életciklusuk lejárta utáni újfajta feldolgozását célzó együttműködési szerződést kötött.

A 6K gyártásra alkalmas UniMelt mikrohullámú plazmaplatformján feldolgozott anyagokból prémiumkategóriás fémporokat készítenek, megakadályozva, hogy az alapanyagok kárba vesszenek. Az implantátumokat, forgácsot és használt nyomtatóporokat az SMR gyűjti össze, és bocsájtja a 6K rendelkezésére. Kezdetben az USA-ra és részben Európára összpontosítanak.

Az új fémporból változatos nyomatok készíthetők, a végcél meglévő részekből hitelesített új implantátumok fenntartható és körkörös ellátási láncon keresztül, nagymennyiségben történő gyártása.

Például egyre nagyobb a titánalapú térd-, gerinc- és csípőbeültetések iránti kereslet, amellyel bővül az implantátumgyártás, és ezért nagyon nem mindegy, hogyan készülnek az új beültetések.

A partnerek először a titánra (Ti64) összpontosítanak, de kobaltkrómmal is foglalkoznak. Az UniMelttel végzett munka során az oxigén kivonható a titánporból, és így az anyag jobb minőségű lesz. A 6K által kidolgozott speciális eljárással az óhajtott részecskeméret-eloszlás 90 százalékban megvalósítható. Ez komoly előrelépés más plazma- vagy gázporlasztási eljárások 25-30 százalékához képest.

A 6K Additive 2022 áprilisában hozta nyilvánosságra titán- és nikkelporuk a Foresight Management által végzett életciklus-értékelésének eredményeit. A számok bíztatóak: hagyományos eljárásokkal összehasonlítva, a Ti64 előállításánál 74 százalékkal kevesebb energiát használtak, a széndioxid-kibocsátás pedig 78 százalékkal kevesebb.

A 3D nyomtatás a technológia múlt évtizedbeli „berobbanása” óta fontos szerepet játszik a hangszer-készítésben. Például a printelt gitárok olcsóbbak, mint a hagyományos eljárással készültek, és a beszerzésük sem nehéz.

A nyomtatott hangszereket speciális anyagokból dolgozhatják ki, egyedire alakíthatók, az előadó kérése alapján meghatározott hangzásbeli és fizikai tulajdonságokkal rendelkezhetnek, vagy ha otthon nyomtatja ki, saját maga teheti olyanná, amilyenné akarja.

A cseh Josef Prusa cége, a Prusa Research a világhírű Fender Stratocaster által inspirált gitárt tervezett 3D nyomtatásra. A designt eleve a funkcionalitás és az esztétikum egyensúlyát figyelembe véve, azoknak teljesen megfelelve készítették el. A részben 3D printeléssel készült hangszer szemre is tetszetős, és jól is szól.

A Prusacaster név az ihlető forrás előtti tisztelgés, hozzáértők szerint egy kicsit több is annál, mert a Fender Telecaster stílusának és a Fender Jazzmaster esztétikájának kombinációja. A hatszög-formájú gitártest házilag is előállítható, a csomag ára nem éri el a 150 dollárt.

A csomag a gitárfejet és a szükséges elektronikát is tartalmazza, a hangszertest nyomtatásához a Prusa i3 MK3S+ 250x20x210 milliméteres építési területű gépe kell, merev anyagokat, például szénszállal megerősített PLA-t vagy PA11-et ajánlanak hozzá.

Az összeszereléshez instant ragasztó, valamilyen JST-csatlakozó és gitárhangolás kell. Ha kész, a tulajdonos azzal a boldog tudattal játszhat a hangszeren, hogy lényegében az ő munkája.

Más nyomtatott gitárokkal összehasonlítva, a Prusacastert különleges designja és pont az a tény teszi egyedivé, hogy ha van megfelelő gépünk, akkor mi magunk is elkészíthetjük.

A 3D nyomtatótechnológiát évek óta használják az űriparban, a Nemzetközi Űrállomás mellett például a NASA előszeretettel alkalmazza: az Egyesült Államok űrügynöksége tesztelt már printelt rakétamotort, finanszíroz épületprojektet a Holdon, és az additív gyártás Marson történő majdani alkalmazásait is behatóan tanulmányozza.

Kína szintén komolyan foglalkozik a 3DP világűrbeli lehetőségeivel, például tesztelni akarják a holdtalaj nyersanyagként történő felhasználását. Kutatók április végén a koronavírus-járvánnyal elhíresült Wuhan városában gyűltek össze, és megerősítették a szándékot a holdfelszíni anyagok, elsősorban a regolit ilyen jellegű alkalmazására. A 2028-ra tervezett Chang’e 8 misszió keretében folytatnának megvalósíthatósági kísérleteket, amellyel komoly lépést tehetnek az űrkutatásban.

A projekt részeként printert vinnének a Holdra, és a helyszínen nagymennyiségben előforduló, lényegében holdpor regolitot tanulmányoznák. A jövőbeli építkezések elsőszámú anyagát látják benne.

A munkát hatlábú, rovarszerű robot – egy „szuper-kőműves” – végezné (a prototípus kész), a nyomtatott építőkockákat Lego-darabokként rakná össze épületekké. A kutatók elmondták, hogy Földön kívüli emberi lakókörnyezetek kialakítása nemcsak az emberiségnek a világűr megismerésére irányuló törekvéseiben, hanem Kína stratégiai terveiben is fontos. A hatalmas távol-keleti ország mindenképpen űrnagyhatalommá szeretne válni.

A Chang’e holdmissziók ütemezése a következő: a Chang’e 6 két év múlva indul, minták keresése és összegyűjtése a cél. Egy évvel később, a Chang’e 7 feladata többek között újrahasznosítható források és jég keresése árnyékos kráterekben. A 8 rakná le a Nemzetközi Holdi Kutatóállomás alapjait. (A Chang’e 5 szonda által idén gyűjtött felszín-részecskék a képen láthatók.)

Magáról a nyomtatótechnológiáról még nem döntöttek. Egyes kutatók a felszínt megolvasztó, majd építőkockákká szilárdító lézerről beszéltek, a hatlábú robot azokat az építőkockákat rakná össze épületekké. De az is elképzelhető, hogy az ország nagyobb épületnyomtató projektjeit jegyző Winsun eljárását használnák (újrahasznosított építőanyagokkal és nagyméretű printerrel dolgoznak). A cég szerint eljárásukat valamilyen formában a Holdra is alkalmazhatnák, és így lehetővé válna a gyors munka.

A 3D nyomtatás mindenképpen hasznos a Holdon történő építkezéshez: ha a regolit az alap, akkor kevesebb anyagot kell szállítani a Földről, olcsóbb és logisztikailag egyszerűbben kivitelezhető a projekt. Rugalmasabb a tervezés, könnyebb változtatni, szerkezetek a missziók igényeinek megfelelően alakíthatók ki.

A desktop 3D nyomtatás egyik globális főszereplője, az UltiMaker bejelentette, hogy a területet meghatározó két vállalat, az Ultimaker és a MakerBot tavalyi egyesülését követően, megújítja a márkát. Céljuk az additív gyártás elterjedésének felgyorsítása. Komplett asztali ökoszisztémát kínálnak hozzá: gépekkel, szoftverekkel, anyagokkal.

Az új identitás a cég stratégiai elképzeléseit, a desktop megoldások terjesztésében, új termékek bevezetésében játszott vezető szerepét tükrözi vissza.

Az UltiMaker a gyártás és a termékfejlesztés jövőjének formálását tartja küldetésének. Ennek szellemében ügyfeleiknek világszerte kiváló minőségű technológiákat és szolgáltatásokat kínálnak.

Az új brand természetesen a két cég „örökségét”, erősségeit kapcsolja egybe. Az ipari szektorokon átívelő, határok nélküli innovációt megalapozó 3DP ökoszisztémájuk továbbfejlesztéséről biztosítják a meglévő és a leendő ügyfeleket.

Az S és Method printerek a gyártást, a termékfejlesztést és a professzionális alkalmazásokat fogják támogatni. A világ legnépszerűbb gépei közé tartozó S széria darabjai változatlanul a rugalmasságot és különböző felhasználásokat garantáló sokféle anyaggal működnek. A Method sorozattal speciális gyártóalkalmazásokra összpontosítanak, a célok elérésében a remek minőségű termoplasztikus műanyagok és a kivételes méretpontosság sokat segít.

A MakerBot folytatja oktatási tevékenységét, a Sketch sorozattal a K-12 tanulást célozzák meg. A tavaly bevezetett Sketch Large átfogó ökoszisztémája tanárnak és diáknak egyaránt előnyös. Az új márkát úgy alakították ki, hogy az ügyfelek könnyen megtalálják az igényeiknek leginkább megfelelő termékeket és alkalmazásokat. Nadav Goshen vezérigazgató elmondta, hogy az utóbbi hónapokban rengeteget gondolkoztak a márka jövőjén, izgalmas lehetőségeiken, az ügyfelek viszont változatlanul a döntések középpontjában maradnak. A hardver- és szoftvertermékeket a következő egy-másfél évben brandelik újjá.

A korábbi Ultimaker és MakerBot termékeit a FreeDee forgalmazza Magyarországon, és természetesen marad is az UltiMaker forgalmazója.

Március végén kezdték el Európa legnagyobb, számítógépes szervereknek otthont adó épületének nyomtatását. A kivitelező Kraus Csoport a területen világelső dán COBOD BOD2 gépét használja.

A színhely a németországi patinás egyetemi város, Heidelberg. Az adatközpont 54 méter hosszú, 11 méter széles és 9 méter magas lesz, a Heidelberg Materials száz százalékban újrahasznosítható i.tech® 3D anyagát használják hozzá.

A speciális épület látványosan bizonyítja a 3D nyomtatótechnológia adta tervezői szabadságot. Július végére készülhetnek el vele, a teljes nyomtatási időt száznegyven órára becsülik.

A Heidelberg Materials kb. 450 tonna speciális habarcsot biztosít. Az anyag csúcsminőség, széndioxid-optimalizált kötőanyagot is tartalmaz, tehát garantált a környezetbarát nyomtatás. A 3DP komoly előnye az is, hogy hetven százalékkal kevesebbet használnak, mintha hagyományos építéstechnikai megoldást választottak volna. Minimális a hulladékmennyiség, és a helyszíni munkavégzés is biztonságos.

A technológiával gyorsabb az építkezés, hatékonyabb, kevesebb por termelődik, kisebb a zaj, kevesebb eszközre, szerszámra van szükség.

A teljesen ásványalapú építőanyag kötőanyagának széndioxid-lábnyoma 55 százalékkal kevesebb, mint a klasszikus Portland cementé. Az egyik projektpartner, a PERI 3D Construction technológiai ismeretei sokat segítenek, a külső falakat és a belső térelválasztókat is ők nyomtatják.

Németországban nem most használják először az i.tech® 3D-t építkezésen. 2020-ban az első német nyomtatott lakóépületekhez is ezzel az anyaggal dolgoztak. A Heidelberg Materials azóta továbbfejlesztette, és továbbcsökkentette az anyag széndioxid-tartalmát.

A vállalat tervei alapján 2030-ig betontermékeik feléhez kínálnak újrahasznosítható, zöld alternatívát. A nyomtatott darabok a vállalati portfólió fontos részét alkotják. A Heidelberg Materials építészeknek, mérnököknek, 3D nyomtatógyártóknak ad tanácsokat az anyagok szakszerű és környezetkímélő használatáról.

Egy szingapúri egyetemista balkezének gyűrűs- és kisujja súlyosan megsérült egy tavalyi motorkerékpár-balesetben. A Tan Tock Seng Kórházban (TTSH) csak a gyűrűsujját tudták megmenteni.

Ezt követően a diák részt vesz a kórház működő ujjprotéziseket célzó pilotprojektjében. Az egészségügyi intézmény Orvosi 3D Printing Központjának projektjében 3D nyomtatótechnológiát használnak hiányzó ujjak pótlásához.

A TTSH kéz- és helyreállító mikrosebészeti osztályán dolgozó Dr. Bernice Heng elmondta, hogy csak náluk évente húsz-harminc személynek amputálják valamelyik ujját, és felajánlanak nekik a valódit helyettesítő műujjat, de az nem kifejezetten funkcionális.

A nyomtatott viszont az: jól mozgatható, majdnem úgy működik, mint az elveszített eredeti. Emellett személyre szabható és nem is túl drága, jelentősen olcsóbb, mint az esztétikusabb másik opció. Utóbbi akár ezerszer többe is kerülhet.

Heng szerint a printelt műujj könnyű és funkcionális, és egyre több páciens inkább azokat választja a nagyobb mioelektromos helyett.

A diák elmondta, hogy nagyon várja az új ujjat. Üvegnyitásnál, nehezebb terhek cipelésénél kényelmetlenül érzi magát, ráadásul mivel mérnöki tanulmányokat végez, gépeket és más eszközöket is kell használnia.

A kórház más protéziseket is készít 3D nyomtatással. Egyes betegeknél stroke vagy baleset után el kell távolítani a koponya egy részét, hogy jelentős mértékben enyhítsék az agyra nehezedő nyomást. A második beavatkozás előtti várakozás alatt általában viszonylag nehéz sisakot viselnek, azzal védik a fejüket. Egy ilyen sisak kényelmetlen, és a fülledt Szingapúrban nem kifejezetten praktikus.

Ezekben az esetekben printelt koponyasapkák jelentik az átmeneti megoldást. A kórházban CT vizsgálatokkal és képalkotó technikákkal elkészítik a modellt, a sapkát pedig a 3DP központban nyomtatják ki. Személyre szabott. és hasznos, hamarosan helyettesítheti a jóval nehezebb hagyományos sisakot.

A NASA és az Ohiói Állami Egyetem kutatói új szuperötvözetet fejlesztettek. A GRX-810 nevű anyag nagyon magas hőmérsékleten történő nyomtatásnál is működőképes, a közeljövőben erősebb és tartósabb repülőgép- és úrhajó-alkatrészekkel kecsegtet.

„A GRX-810 drasztikus mértékben növeli a repülőiparban és az űrkutatásban használt alkatrészek erősségét, keménységét” – nyilatkozta az űrügynökség clevelandi Glenn Kutatóközpontjában dolgozó Tim Smith, a fejlesztésről írt tanulmány elsőszámú szerzője.

Számítógépes modellezés után lézeres porágy-fúzióval nyomtattak mintákat, köztük a NASA logóját is.

Az oxid-diszperzióval erősített ötvözetben az oxigénatomokat tartalmazó parányi részecskéi szétterjednek, növelve az anyag szilárdságát. Az ilyen ötvözetek különlegesen hasznosak magas hőmérsékleten, például rakétamotorok belsejében történő alkalmazások esetében. Az ok egyszerű: jól tűrik a nehéz környezeti viszonyokat.

A mostani csúcsminőségű 3DP szuperötvözetek, mint például a Haynes, a Hastelloy és az Inconel közel 1100 Celsius-fokig (2000 Fahrenheit-fokig) bírják. A GRX-810 kétszer erősebb, az oxidációnak kétszer jobban ellenáll, és ezerszer tartósabb náluk.

A NASA-nál komoly előrelépésről beszélnek, szerintük az új szuperötvözet Glenn Kutatóközpont történetének egyik legsikeresebb technológiai szabadalma lehet.

Az űrügynökség korábban is fejlesztett már anyagot, például 2019-ben a Glenn és az alabamai Marshall központok együttműködésében a nagyon erős és az áramot is remekül vezető rézalapú GRCop-42 ötvözetet. Az ötvözetet azóta több vállalat használja 3D nyomtatáshoz; szinte teljesen sűrű alkatrészeket, például égéstér-betéteket printelnek vele.

A korábban Additive Monitoring Systems néven ismertté vált Phase3D startup elsősorban fémnyomtatásra fejlesztett a printelési hibákat gyorsan azonosító optikai monitoring szoftvert. A szoftver azért nagyon hasznos, mert segít a termelékenység és a teljesítmény csökkenésének megelőzésében.

A vállalat az Egyesült Államok Energetikai Minisztériumához tartozó Argonne Nemzeti Laboratóriummal dolgozik együtt, közösen igyekeznek megoldásokat találni a 3D fémnyomtatás globális felmelegedés elleni, gyártófolyamatok széntelenítésében történő alkalmazásaira.

Mindezek mellett a technológiával járó tanúsítási kihívásokra is igyekeznek válaszokat adni. Ezek a kihívások főként olyan kiemelten fontos szektorokban jelentkeznek, mint a légjármű- vagy a védelmi ipar. Itt jön képbe a monitoring szoftver.

Gyártófolyamatok közben a végtermék minőségét, felületét, tulajdonságait és teljesítményét negatívan befolyásoló hibák történhetnek. A technológia fejlődésével több használható megoldást találtak ki ezek orvoslására. Sok esetben szoftverek vagy a tervezéskor, vagy a gyártásnál valósidőben figyelik és korrigálják a hibákat.

A Phase3D rendszere strukturált fénytechnológiát használva, bármilyen nyomatot roncsolás-mentesen értékel ki, bár a fejlesztők hangsúlyozzák, hogy a fémnyomtatás az elsőszámú felhasználás. Megméri minden egyes lerakott réteg magasságát, és a mérésekből következtet az esetleges meghibásodásokra. Ha szükséges, leállítja a folyamatot.

A szoftver jelenleg a porágy-fúziós és a porkötéses folyamatokkal, többek között az ExOne gépeivel és az EOS M290 printerrel kompatibilis. Egy nyomat akár több tízezer rétegből is állhat, a rétegek mérete az emberi hajszál kb. egyötöde. Képek és hő használata helyett, a Phase3D ezeknek a rétegeknek a mérésére dolgozott ki megbízható módszert.

Jelenleg az Argonne Nemzeti Laboratóriumban tesztelik a szoftver hatékonyságát. Fémnyomtatási folyamatokba szándékosan „becsempésznek” hibákat, ugyanakkor betartják a szigorú biztonsági feltételeket. A szoftvernek ezeket a hibákat kell azonosítania.

A medicina köztudottan a 3D nyomtatás egyik legelterjedtebb, szinte kimeríthetetlen alkalmazási területe, egyre többen használják, szinte naponta jelenik meg hír printelt végtagról, beültetésről, orvosi segédeszközről, és már a gyógyszeriparban is kísérleteznek vele.

Beültetéseknél előszeretettel nyúlnak a technológiához. Legutóbb a kelet-lengyelországi Lublin egyik kórházában, első alkalommal implantáltak printelt csípőprotézist egy betegbe.

A hölgyön korábban elvégezték a műtétet, csakhogy a fémbeültetéssel komplikációk léptek fel, és az orvosoknak gyors megoldást kellett találniuk. Az ok: a csípőízületi protézis meglazult, és emiatt medencecsonti problémák és fájdalmak jelentkeztek.

Az orvosok elmondták, hogy egy ilyen műtétet nagyon nehéz elvégezni. Ügyelniük kell az egyenletes csontüregi erőelosztásra, és arra is, hogy a csontszövet ne károsodjon a jövőben, hanem elősegítse a csontágy gyógyulását, „újjászületését.”

Speciálisan kitágított implantátumot kellett használniuk, hogy stabilan beágyazódjon a csontba és környékére. Nyomtatott csípőprotézis mellett döntöttek, abban látták a leginkább működőképes megoldást.

A Medgal ortopédiai vállalat közreműködésével dolgozták és nyomtatták ki a beteg szükségleteihez kialakított implantátumot. Röntgennel és nagyfelbontású számítógépes tomográfiával kezdték, majd a medencéről és a csípőről készítettek 3D modellt. A modell lehetővé tette, hogy az orvosok felmérjék a medencecsont károsodását. A nyomatot mérnökökkel és egy ortopéd sebésszel közösen hozták létre.

Két hónapig dolgoztak rajta, a beteg testéhez mértanilag teljesen illeszkedő, biokompatibilis csípőprotézis lett a végeredmény. Hosszú órákig tartó konzultációk során vitatták meg a lehetőségeket, és döntöttek az optimális megoldás mellett.

A nyomat aljára a baktériumok ellen védelmet nyújtó titán-szén-szilikon bevonat került. Ez garantálja a csont belenövését az implantátumba, és hogy a páciens a lehető leggyorsabban újra egészséges legyen.

A konkrét technológiát nem árulták el, de valószínűleg FDM/FF-t és fotopolimerizációt alkalmaztak.

Nyomtattak már egy- és többszintes házakat, pavilonokat, lakóépületeket, hidakat, és most már postahivatalt is printelnek, bár még nincsenek kész a munkával. Az új épületnek India ismert infokommunikációs köz- és csomópontja, a déli Bangalore ad otthont.

Nyomtatott postahivatal nemhogy a szubkontinensen, hanem sehol a világon nem áll még, így a Larsen & Toubro (L&T) Construction építészvállalat abszolút úttörő projekt gazdája. A 3DP épületnyomtatás szektor utóbbi éveinek ismeretében cseppet sem meglepő, hogy a printeléshez az ezen a területen világelső, piacvezető dán COBOD masszív BOD-2 gépét használják.

Egyik korábbi munkájukat, India első nyomtatott házát, két éve szintén COBOD rendszerrel kivitelezték. Most továbbléptek, a postahivatal közel 95 négyzetméter alapterületen épül, a vállalat szerint 45 nap alatt készülnek el vele, és persze nemcsak a nyomtatott szerkezetekről, falakról és tetőről van szó, hanem a mechanikai, az elektromos és a vízvezeték-szerelő munkákat is elvégzik a másfél hónap leforgása alatt.

A 3DP építőopari alkalmazása több szempontból is hasznos: drasztikusan csökken az építkezés ideje, alacsonyabbak a költségek – a postahivatal kb. 28 ezer dollárba fog kerülni –, nincs vagy alig termelődik hulladék, tehát hagyományos eljárásokkal összehasonlítva, de önmagában is, a technológia környezetbarát és fenntartható.

Az L&T vezetője, M. V. Satish elmondta, hogy megfizethető épületekre, házakra, villákra, iskolákra, katonai barakkokra, postahivatalokra, gyárakra összpontosítanak, és akár három szintig is elmennek. Már több épületnyomtató projektben vettek részt az óriási országban.

A szakterületi innováció szempontjából szerencsés, hogy az indiai kormány és a felsőoktatás támogatja a 3D épületnyomtatást, a projektet hamar engedélyezték, és az IIT Madras (Indiai Technológiai Intézet Madras – mai nevén Chennai) is rábólintott. Komoly lehetőségeket látnak a technológiában, és nem akarnak lemaradni.