FREEDEE BLOG

Japán és szingapúri kutatók közösen dolgoztak ki új nyomtatótechnológiát pontos fémmintázatok létrehozására printelt műanyagszerkezetek külső és belső felületén.

Az utóbbi években exponenciálisan növekedett az érdeklődés a műanyagra nyomtatható fémek, egész pontosan az ehhez szükséges technikák iránt. Érthető okokból: a következőgenerációs elektronika elképzelhetetlen ezek a komplex formájú, printelt fém-műanyag kompozitok nélkül.

Széleskörű alkalmazási potenciál rejlik bennük: az intelligens elektronikához, a mikro- és a nanoszintű érzékeléshez, a dolgok internetéhez és még a kvantumszámítógépekhez is egyre nagyobb igény lehet rájuk. Az ezekből a szerkezetekből készített eszközök szabadabban, kötetlenebbül tervezhetők, komplexebb tulajdonságokkal és geometriával rendelkeznek, miközben méretre kisebbek az előző generációknál. (A felsoroltakon kívül metaanyagok, magunkon viselhető rugalmas elektronikus dolgok és különleges elektródák is az alkalmazási területekhez tartoznak.)

Gyártásukat komoly problémák hátráltatják: a mai módszerek drágák és bonyolultak.

A kutatók erre – tetszőleges összetett formájú fém-műanyag kompozitok gyártására – találták ki a többanyagos fényfeldolgozáson alapuló 3D nyomtatást (MM-DLP3DP). Mivel a robotok, vagy az IoT-eszközök fénysebességgel fejlődnek, a szükséges gyártótechnológiáknak is úgy kellene. A mai módszerekkel értelemszerűen lehet áramköröket nyomtatni, a lapos áramkörök egymásra rakása viszont még most is nagyon aktív kutatási terület – magyarázzák a kutatók.

Az MM-DLP3DP többlépcsős folyamat, és a benne lévő lehetőségeket demonstrálandó, különféle, komplex topológiájú nyomatokat hoztak létre vele. Bonyolult szerkezeteket, több anyagból álló alsó rétegekkel, köztük mikroporózus és apró üreges szerkezeteket is. A rajtuk lévő fémmintázatok teljesen egyediek, és jól kontrollálhatók.

Összetett topológiájú 3D áramköri lapokat, például LED sztereó és kétoldalú 3D áramkört is nyomtattak, előbbihez nikkelt, utóbbihoz rezet használtak.

A tervezőszoftverekben élenjáró Autodesk a Formnext 2022 előtt újabb partnerségre lépett a polimeralapú gépeket is fejlesztő, de elsősorban fémnyomtatóiról ismert EOS-szal.

Az Autodesk Fusion 360-a számítógéppel támogatott tervezési (CAD), gyártási, mérnöki és nyomtatott áramköri lapokat tervező, Windows, macOS, Android és iOS alatt egyaránt futó szoftveralkalmazás, első változatát 2013-ban vezették be a piacra, sok más funkciója mellett generatív tervezésre, szimulációra, terméktervezésre is használható.

A felek az együttműködéssel a „következő szintre” kívánják emelni az additív gyártás lehetőségeit. Az EOS gépei már hozzáférhetők a Fusion 360 Gépkönyvtárában, de a partnerséggel ennél tovább mennek, a szoftver újabb additívgyártás-funkciókkal (Például: Additive Built Extension) bővül, kihasználhatja például az új finomhangolt EOS-gépek munkafolyamát, asszociatív tervezéssel és gyártással a terv-áttekintéséből „észrevétlenül” valósul meg a nyomtatás, a gyártás.

Átfogó támogatást kínál fémporágyas-fúziós folyamatok szimulálásához, minimalizálja a potenciális hibák számát. Mivel a Fusion 360-at az EOS polimeralapú gépeibe szintén beintegrálták, az Additive Build Extension nélkül is nagyon hasznos.

Az új funkcióknak köszönhetően összességében javul a teljesítmény, tökéletes a szoftver-hardverintegráció.

A Fusion 360-nal a felhasználók jobban kidolgozhatják a nyomatokat, támasztékokat hozhatnak részre, folyamatokat szimulálhatnak, a print nyomtatás közbeni integritásának megfelelő geometriákat alakíthatnak ki. Ezeken kívül, a Fusion 360 „építési” fájljai az EOSPRINT 2-be exportálhatók, hogy előzetesen láthassuk a darabokat, és a printerek felé továbbítsuk a feladatokat.

A 2022-es Fekete Párduc 2 (Black Panther: Wakanda Forever), a 2018-as (Black Panther) szuperhős-film folytatása, a Marvel moziuniverzumának november 11-én bemutatott friss darabja.

Julia Koerner designer és 3D nyomtatásspecialista már az első opus munkálataiban is részt vett. A 3DP tervezőközeg egyik legismertebb alakjaként munkássága nem korlátozódik filmekre – a technológiát szintén előszeretettel alkalmazó kultikus holland divatkreátor Iris van Herpennel, a Chanellel és a Swarivskival is dolgozott már együtt. A Dél-kaliforniai Egyetemen tanít, saját 3DP brandje, a JK3D székhelye New York és Bécs. Alkotásait a világ több nagvárosában mutatták be, különféle díjakkal honorálták.

A 2018-as film több szempontból is úttörőnek számított: első Marvel-film fekete rendezővel, a színészek többsége szintén fekete volt, és széles tömeg ismerhették meg szélesvásznon az afrofuturizmust. A jelmezek és a díszletek a hagyományos afrikai elemek és a technológia, tudományos-fantasztikum sikeres kombinációjaként vonultak be a mozihistóriába. Olyannyira, hogy Ruth E. Carter jelmeztetvező csúcstechnológiával készült egyes darabjai a valóságban is megjelentek.

Az első és a második film forgatása során Koerner segített a jelmezek és kiegészítők, például a Ramonda királynő által hordott korona és nyaklánc, valamint más afrofuturista kellékek nyomtatásában.

Az elsőben a királynő nagyméretű és különleges koronáját, bonyolult köpeny- váll-lapját printelték, majd a nyomatokat „átmentették” a másodikba, de közben új tervezésű koronát és nyaki ékszereket is készítettek a technológiával. A printek jelmeztervezés, digitális tervezés és 3D nyomtatás szintézise, az Oscar-díjas Carter és Koerner közös munkái. Mindkét darab annyira összetett és bonyolult, hogy hagyományos gyártóeljárásokkal kivitelezhetetlenek, és ezért csak 3D nyomtatással – szelektív lézeres szinterezéssel (SLS) – lehetett megvalósítani az elképzeléseket.

A Black Panther: Wakanda Forever kifejezetten pozitív kritikákat kapott, a látványvilágot és a jelmezeket, kellékeket többen külön kiemelték. 

Az ománi Német Műszaki Egyetem, a GUtech úttörő az ország építőipari 3D alkalmazásaiban. Nemrég fejezték be a főváros Maszkattól 540 kilométerre, délkeletre fekvő kicsi kikötővárosban, Duqm-ban három új épület printelését. Világcsúcsot döntöttek vele, mert az építkezés mindössze nyolc napig tartott, és eddig helyszínen senki nem nyomtatott még ilyen rövid idő leforgása alatt három épületet.

A halászatáról ismert Duqm új fejlesztési terület, gazdasági, turisztikai és k+f zónákkal, a kikötő változatos célokra, például hajójavításra használható, van regionális reptere, logisztikailag fontos település.

A szultanátusba az egyetem vezette be a 3D betonnyomtatást, és meg is mutatták, hogyan kell alkalmazni a technológiát, ráadásul a rekordidejű eredménnyel mindenkinek bebizonyították, hogy érdemes 3DP-vel foglalkozni, befektetni. A munkát ománi szakértők végezték, és további ambiciózus terveket dédelgetnek.

A három épület egyike világpremier is egyben – 81 négyzetméter alapterületű, 3,7 méter magas kávézót nyomtattak, a földkerekségen ez az első printelt kávézó. A printelés huszonkét óráig, a teljes munka három napig tartott, és naponta csak nyolc órát dolgoztak Összesen 19,6 köbméter betont használtak el, amelynek 99 százaléka helyi nyersanyag. A fejlesztést a lassan a világ minden pontján jelenlévő COBOD Dfab technikájával, a Cemex-szel együttműködésben végezték.

A második új épületet, húsz négyzetméter alapterületű, 3,5 méter magas nyilvános illemhelyet tizenhárom óra nyomtatással, összesen két nap munkával, 10,6 köbméter betonból húzták fel.

A harmadik hetvenkét négyzetméteres, egyszintes, három méter magas Fisherman’s house étterem, 17,3 köbméter betonból tizenkilenc óra nyomtatással, két nap alatt készült el.

Mindegyiknél a Teejan volt a fővállalkozó, a speciális beton összesen 3600 dollárba került. A három épület falai bírják a strapát, nincsenek bennük oszlopok, vannak viszont nyomtatott mellvédek, illetve tetőfödémek.

A Digital Smile Design (DSD) a 3D nyomtatás egyik leggyorsabban terjedő alkalmazási területén, a fogászatban dolgoz ki a szakma fejlődését felgyorsító, a területet tovább modernizáló tevő megoldásokat. A cél érdekében igyekszik együttműködni a hasonló értékeket valló és a jövő fogászatát megalapozó vállalatokkal, kutatóintézetekkel és felsőoktatási intézményekkel.

Legutóbb a Formlabs (amelynek termékeit a FreeDee forgalmazza Magyarországon) egyik részlegével, a – mint ahogy a neve is elárulja – Formlabs Dentallal kezdtek együttműködni.

„Csak jó dolgok sülhetnek ki abból, ha a fogászat jövőjéért egyesítjük erőinket. Mindkét csapat folyamatosan ezen fog dolgozni, sok más mellett, ugyanazok az alapelveink: fogászati szakemberek munkáját megkönnyítő megoldásokat akarunk feltalálni” – jelentette ki Christian Coachman, a DSD alapító-vezérigazgatója.

Évek óta élénk érdeklődéssel és megelégedéssel figyelik a Formlabs Dental tevékenységét. De ennél többet is tesznek: a Form 2 nyomtató megjelenése óta a vállalat printereit használják, és a DSD Laborban nagyon szeretnek velük dolgozni. Termékeiket a világ legkülönbözőbb részein vásárolják, és további helyeket is megcéloztak.

Gépparkjukban jelenleg öt Form 3B printer üzemel, a gépek száma hamarosan növekedhet.

„A fogászat gyorsan digitalizálódik, és a Formlabs 3D nyomtatótechnológiájával a DSD a vezető erő. Az oktatás kritikus tényező az ipari adaptáció folytatásához, és nagyon örülünk, hogy együtt dolgozhatunk velük robusztus digitális munkafolyamatokon, a hatékonyságot és a beteggyógyítást támogató tanrendek kidolgozásában, amelyekben fontos szerep jut a 3D nyomtatásnak” – nyilatkozta Guillaume Bailliard, a Formlabs egészségügyi részlegének igazgatója.

Az együttműködés keretében a fogászati rendelőkben már elterjedt eszközökön és új műgyantákon alapuló jövőbeli alkalmazásokon egyaránt fognak dolgozni.

A Maine Egyetem bemutatta az első teljesen bioalapú anyagokból készült házat, a BioHome3D-t. Az 56 négyzetméter alapterületű épület padlóit, falait és a tetőt farostok és bio-műgyanta felhasználásával printelték, teljesen újrahasznosító, és a szigetelését is jól megoldották (egyedire alakítható ki), amelyhez szintén fához nyúltak. A pontos nyomtatási folyamatnak köszönhetően, az építéssel szinte semennyi hulladékot nem generáltak.

Ez még csak a prototípus, de nagyon ígéretes. Négy modulban printelték, a modulokat a helyszínre szállították, és ott szerelték össze fél nap alatt az egészet. Az elektromossághoz mindössze egy villanyszerelő munkájára volt szükségük.

A prototípus jelenleg az egyetem Fejlett Szerkezetek és Kompozitok Központjának (ASCC) közelében áll, a hő-, környezeti és szerkezeti körülmények folyamatos megfigyelését, valamint az ezekre vonatkozó adatok gyűjtését szenzorok végzik, az infókat későbbi tervekhez, tervrajzokhoz fogják használni.

Az USA északkeleti részén, Kanadához közel fekvő Maine szövetségi államban is egyre komolyabb gondot jelent a lakhatási válság, és a felsőoktatási intézmény erre keres a környezetre alkalmazható, a jelentős helyi fatermék-gyártás igényeinek megfelelő, és a természetet is kínélő megoldásokat. Az innovatív BioHome3D ilyen.

A gyártási folyamatokat és az anyagokat is az egyetemen dolgozták ki, figyelembe véve, hogy a jövő olcsóbb lakásait a tulajdonos térigényeihez, esztétikai preferenciáihoz és az energiatakarékossághoz alkalmazkodva építsék fel. A gyártótechnológia és az anyaggyártás egyaránt méretezhető, így a vásárlók hamarabb beköltözhetnek új otthonukba.

Sok technikát dolgoztak ki épületnyomtatásra, de a BioHome3D-vel ellentétben, túlnyomó többségük betonalapú. Csak magukat a betonfalakat nyomtatják a hagyományosan öntött betonalapokra. A tető befejezéséhez vagy a Maine-ben megszokott fakereteket, vagy farácsokat használnak.

A BioHome3D teljes egészében nyomtatott, és az anyagokat még az ükunokáink is újrahasznosíthatják – büszkélkednek az építők. Az egyetemnek az Oak Ridge Nemzeti Laboratórium, az Erdei Biotermékek Kutatóintézet, a Maine Technológiai Intézet és a MaineHousing építőipari vállalat voltak a partnerei. A munkát a világ 2019-ben legnagyobb polimerprinterével végezték, ugyanezzel a géppel állították elő (szintén 2019-ben) a földkerekség legnagyobb nyomtatott csónakját.

Az idén októberben alapított krakkói Wimba startup az érintett kutyusra szabott, egyedi protézisek és ortopéd szerkezetek nyomtatásával és gyártásával forradalmasítaná négylábú barátaink gyógyítását. A printeléshez a HP Multi Jet Fusion (MJF) 5210 gépét használják. A nyomatokkal mozgássérült kutyák mobilitását akarják visszaadni.

Az alapító testvérpár, Franciszek és Grzegorz Kosch korábbi cége, a 2017-ben indult Glaze Prosthetics a világon elsőként tervezett és nyomtatott HP Multi Jet Fusion printerrel felső végtagot embernek. Az alapítók piaci rést akartak betölteni a könnyű és tartós karral.

A HP ipari szintű technológiája nélkülözhetetlen ezekhez a protézisekhez, a testvérek szerint csak így hozhatók létre könnyű és tartós darabok állatok számára.

A legnagyobb kihívás a gyártási idő hossza és a pontosság, hogy a kezdeti mérésekből mennyi idő alatt lesz precíz eszköz. Hagyományos módszerekkel összehasonlítva, a HP gépével jelentős mértékben, hét munkanapra rövidül a gyártás, míg a mérések ideje az új WimbaScan appal mindössze tizenöt percre csökkenthető, és csak egy okostelefont kell használni hozzá.

2023 első negyedévétől a vállalat kínálatában kiegészítőként a mozgássérült állatok kezelésében segédkező WimbaTherapy rendszer is szerepel. Jelenleg klinikai teszteket végeznek rajta.

Megoldásaikkal a balesetek, az öregedés és a születési rendellenességek miatti mozgásproblémákat kívánják kezelni, általános helyett minden egyes kutyusra kialakított, egyedi protézisekkel. Szerintük a gyors gyártási idő és a személyre szabás lehetősége teszik termékeiket különlegessé. Korábban nem volt erre lehetőség.

„A Wimba a HP-vel megváltoztatja az állatorvoslás világát” – nyilatkozta Grzegorz Kosch.

Minkáikhoz a belga HP szolgáltatásiroda, a ZiggZagg két HP MJF printerét használják. A HP elégedett velük, mert nemcsak állatokon segítenek, hanem a fenntartható fejlődés elveinek megfelelve teszik ezt.

A Wimba jelenleg az Egyesült Királyságban és a nyugat-európai piacon tevékeny, de 2023 elejétől az Egyesült Államokban is jelen kívánnak lenni.

San Franciscótól több mint háromszáz kilométerre, erdők között fekszik a százezer lakosú Redding. A térséget több erdőtűz sújtotta, a várost évente száznál több pusztítja. A legkegyetlenebb a 2018-as volt, amikor 1100 ház semmisült meg. 270 Reddingben, tizenegyezer pedig a szomszédos Paradise-ban, 16 milliárd dollár kárt okozva.

Az észak-kaliforniai pusztításnak azonban szerencsére hamarosan vége lehet. Reddingben ugyanis áll már az első nyomtatott és valódi betonból készült, azaz a hagyományos építésűeknél sokkal tűzbiztosabb ház.

A betont a D,fab megoldását használó COBOD és az egyik legnagyobb gyártó, a CEMEX fejlesztette, az anyagiakat a város biztosította hozzá, míg a kivitelezés a helyi 3DP-vállalkozás Emergent3D munkája, a print a COBOD piacvezető BOD2 rendszerével történt.

Az „Erdőtüzet Helyreállító Ház” új lehetőségeket nyit meg Észak-Kaliforniában a tűznek ellenálló, megfizethető árú házépítésre. A 3D betonnyomtatás nemcsak tartósabb otthonokat garantál, hanem nagyobb tervezői szabadságot is ad, valamint hatékonyabb az energia- és az anyagkezelése, mint a hagyományos technikáknak.

Három hálószoba, két fürdőszoba van benne, az alaprajz módisítható. Benjamin Albertson építész a lakók maximális kényelmét figyelembe véve tervezte: a nagy dupla ablakok a hátsó kertre néznek, megőrizve a lakók nyugalmát, ugyanakkor az optimális fényviszonyokat is biztosítják. Az elegendő természetes fényről a mennyezetig érő és a nyitott tér érzetét keltő üveg gondoskodik. A falak ívei organikusak, az épület kívülről-belülről egyaránt tetszetős.

A szögletes, egyenes és nagyon konkrétan definiálható megoldásokkal szemben, a 3D nyomtatás garantálja ezt a tervezői és kivitelezői szabadságot. A falak 4687 dollárba kerültek, a nyomtatás harminc óráig tartott.

Az Emergent3D már az elsőt másoló, következő házon dolgozik a városban. A kivitelezéshez megkapták az érintett hatóságok engedélyét, hamarosan újabb hét épület várható, Paradise-ban is.

Victor Tan, látáskárosult szingapúri művésznek tanulmányai során nehézséget jelentett a rajzolás. Több eszközzel próbálkozott, végül kikötött a drótnál, azt használta és máig használja ceruza helyett.

Azóta a világ több pontján alkotott szobrokat, például Párizsban és Sanghajban is állnak, és az időjárás viszontagságainak is ellenállnak drótalapú fénylő acélszerkezetei.

At alkotóz azonban a szobrászaton túli világ is mindig érdekelte, így sokat töprengett munkái digitalizálásán és animálásán. Drótszobrok animált digitális művekké alakítására, a fizikai valóságból a cybervalóságba ültetésére a 3D szkennelés ideális technológia. Finom vonalak és fényes felületek „letapogatása” viszont kifejezetten nehéz feladat, a művésznek azonban sikerült megoldania.

Legújabb munkája azóta befogadott utcamacskákról szól, történetet mesél el velük. Abból indult ki, hogy a macskákról készült drótszobrok megváltoztathatók (minden egyes huzal vastagsága fél milliméter), animálhatók és a digitális közegben szinte minden lehetséges. Például átalakulhatnak és mozoghatnak a szobrok.

A kivitelezésben az Artec „nagykövet” Shonan Design segítette, a munkához a cég nagyfelbontású, kékfény-technológiás Space Spider szkennerét használták. Vonalakat, fura szögeket, mindent sikerült problémamentesen leszkennelniük, és az eredmény minden előzetes elvárusakat felülmúlta, ráadásul elég volt a gép alapbeállításait használniuk, és a Miao Miao című eredeti alkotáson sem kellett módosítaniuk. Vigyázniuk is kellett rá, mert az anyag természete miatt az alkotás félig rugalmas. A legnagyobb kihívást a komplexitás, az apró részletek hiteles visszaadása jelentette.

A következő lépést a digitális szobor animálása jelentette, majd a szkennelés, digitalizálás és animálás után, az alkotás blokklánc alapú NFT-művé alakítása volt. Világpremierről beszélhetünk, mert digitálissá alakított és animált drótszoborból eddig még soha nem lett NFT.

Az alkotógárda szerint Miao Miao új korszak kezdetét jelenti. A galériák jövőjét virtuális galériákban látják, Tan drótcicáit természetesen egy ilyenben, a Metaverse Generation Club NFT99-ében tekinthette meg a nagyérdemű. Hamarosan világturnéra indulnak, és újabb macsekok jöhetnek.

Az animált NFT-alkotás soha nem készült volna el a Space Spider nélkül. (Az Artec termékeit a FreeDee forgalmazza Magyarországon.)

A 3D bionyomtatás nem új technológia, és egyre jobb eredmények érhetők el vele. Elsőszámú alkalmazási területe értelemszerűen az egészségügy, különösen a sejtszerkezet-kutatásban nagyon hasznos: egyes munkafolyamatokhoz a manuális módszerek automatizált alternatíváját kínálja. Ezzel egyben ki is zárja az emberi hiba lehetőségét.

A 3D nyomtatás egyik legizgalmasabb és teljesen egyedi területe, átültetésre használható szövetek, sőt, akár egész szervek hozhatók létre vele, tökéletes új gyógyszerek tesztelésére, és a rákkutatásban is komoly hasznát veszik.

A világ több országában foglalkoznak a technológiával.

Ami a világűrben is működik. 3D nyomtatók már vannak „odafenn”, például a Nemzetközi Űrállomáson (ISS), de műholdakon is.

Legújabban Uganda tervez printelni az űrben. A mikrogravitációban történő 3D bionyomtatás következő lépéseként, a közép-keletafrikai ország fellőtte a PearlAfricaSat-1 műholdat, amelyen nyomtatótevékenységhez is alakítottak ki teret, lehetővé téve, hogy súlytalansághoz közeli állapotban printeljenek emberi szöveteket.

Ezeknek a szöveteknek a nyomtatása földi körülmények között a komplex kiépítés miatt problémás, és például a szövetszerkezetek saját tömegük miatt semmisülhetnek meg. A világűrben a súlytalanság vagy a súlytalansághoz közeli állapot miatt ez nem fordul elő.

Uganda ezzel a lépéssel nemcsak az űrben jelenlévő országokhoz, hanem a jelenlévő és 3D printert működtetők szűk csoportjához is csatlakozott. A műholdat a japán Kyushu Technológiai Intézettel közösen lőtték fel. A Kyutech három mérnöke tervezte és építette a szerkezetet.

A műhold biogyártás részlegében fog működni a printer. A PearlAfricaSat-1 már elérte az ISS-t, ahol petefészek-szövetet fog nyomtatni, és természetesem a mikrogravitációs printelést is tesztelik.