FREEDEE BLOG

Négy NASA-asztronauta tért vissza egyéves Mars-misszióról, miközben el sem hagyták a Földet. Az anyabolygón élték át az ottlétet.

Tavaly június huszonötödikén költöztek be a 3D nyomtatással készült marsi lakótérbe a NASA texasi Houston Johnson Űrközpontjában. Az űrügynökség CHAPEA (Crew Health Performance Exploration Analog) projektjében vettek részt.

Ez volt az első alkalom, hogy a NASA szimulált marsi környezetben tesztelt emberi űrmissziókat. A valamivel több mint százötven négyzetméteres Mars Dune Alpha lakókörnyezetet elhagyva, Nathan Jones tisztiorvos és legénységtag elmondta, hogy gyorsan eltelt a 378 nap.

Ottani tartózkodásuk alatt több műveletet szimuláltak: sétáltak a „vörös bolygón”, növényeket termesztettek és takarítottak be, karban tartották a közeget.

Elszigeteltségük mellett szimulált problémákkal, például a Földdel való kommunikációs késésekkel, szakadásokkal és a korlátozott forrásokkal szembesültek. Az asztronauták szerint, a jövőbeli űrküldetés mellett egy másik szintén jövőbeli lehetőségből, a fenntartható földi életből is ízelítőt kaptak az egy év alatt.

Az 1972-es Apollo 17 után a NASA jövőre, az Artemis II küldetés keretében küld először embereket égitestre, igaz, nem a Marsra, hanem a Holdra. A Földön és a Holdon kívül viszont semmilyen égitestet, még a szomszédos Marsot sem érintette humán láb.

A vörös bolygó lesz valamikor a következő célpont, és sosincs korán elkezdeni a felkészülést.

Ötvenöt év telt el az ember Holdra lépése óta, és mérnöki szempontból, az űrmissziók változatlanul hatalmas erőfeszítések. A kutatás számos kihívása csúcstechnológiáknak, köztük jelentős mértékben a 3D nyomtatásnak köszönhetően viszont már a múlté.

A missziók vagy a Nemzetközi Űrállomás elképzelhetetlen a technológia nélkül, 3DP-vel foglalkozó vállalatok vagy az Oqton 3DXpert szoftver például holdküldetések megkerülhetetlen részei.

Az Agile Space Industries űrben történő meghajtás-megoldásokat szolgáltat: toló- és rakéta-hajtóműveket gyártanak. Tervezéstől 3DP-szolgáltatásokon keresztül a szubtraktív gyártásig, tesztelési lehetőségekig szinte mindent kínálnak.

3DP és meghajtó-rendszerek ideális kombó. Dustin Crouse, az Agile Space Industries főmérnöke szerint a technológiával végtelenek lettek a tervezési lehetőségek, a toló-hajtóművek tömege drasztikusan csökkenthető, tervek gyorsan iterálhatók új tervekké.

Az Astrobotic és az ispace űrkutató vállalatok az Agile Space Industries megoldásaira alapozva fejlesztenek rekordidő alatt küldetéskritikus alkatrészeket. Ami korábban évekig tartott, az most hetekig: ennyi idő telik el a tervezéstől a gyártásig, összeszerelésig, tesztelésig.

A 3DXpert nélkül elképzelhetetlen ez a hatékonyság. A szoftver adja meg a teljes folyamatvezérlés és kontroll lehetőségét az Agile Space Industries-nak. A konzisztens gyártás miatt mérnökök nem nyúlnak a paraméterekhez, és korlátozzák a toló-hajtómű gyártás közbeni megváltoztatását. Gyártómérnökök ugyan változatlanul áthelyezhetnek, törölhetnek alkatrészeket, frissíthetik a sorozatszámokat, de számos funkció eleve meghatározott, hogy ne legyenek véletlen változtatások.

A munkát leegyszerűsíti, hogy a szoftver használatával 3D modellek stl-fájllá alakítás nélkül szeletelhetők. A konverzió gyakran okoz fejtörést, így viszont elkerülhetők azok. A szeletelési idő és a hardverkövetelmény csökkenése szintén a 3DXpertnek köszönhető.

Az Egyesült Államok Energetikai Minisztériumához tartozó Oak Ridge Nemzeti Laboratórium (ORNL) nyilvánosan közzétette additív gyártásra vonatkozó új adatkészletét. Segítségével ipari szereplők és kutatók kiértékelhetik nyomataik minőségét, javíthatnak rajtuk.

Az adatkészlet nagysága jelentősen hozzájárulhat a minőségellenőrzéshez. Az ellenőrzéshez kizárólag a nyomtatási folyamat közben gyűjtött információkat használják, elkerülve a költséges és időigényes utómunkálat-elemzéseket.

Az ORNL Gyártásbemutató Üzemében (MDF) bő egy évtizede rutinszerűen gyűjtik az adatokat. A korai kutatófázis és a nyomatok átfogó elemzéseivel hatalmas információmennyiség gyűjt össze az additív gyártásról, printek minőségéről és teljesítményéről.

Az új anyagokkal, gépekkel és vezérlőkkel, az ORNL a 3D nyomtatás határait feszegető tapasztalatra tett szert, egyben a labor egyedülálló lehetőséghez jutott átfogó adatkészletek fejlesztésére, megosztására. Jó hír, hogy a legújabb immár ingyen is elérhető egy online platformon.

A hagyományos gyártóipar több évszázados minőségellenőrzési tapasztalattal rendelkezik, profitál belőle. Az additív gyártás sokkal újabb, jellemzően drága kiértékelési technikákat használ a minőségellenőrzéshez. Ezek destruktív mechanikai teszttel és nem-destruktív röntgenes számítási tomográfiával elemeznek. Csakhogy a technikák korlátozottak, például nehezen alkalmazhatók nagyméretű nyomatokra.

Itt jön képbe az ORNI új adatkészlete: gépitanulás-modellek taníthatók rajta, hogy javuljon minden egyes print minőségellenőrzése. Abszolút megbízható, a felhasználó bármit megtud belőle a nyomatról. Nyomtatás közbeni mérésekkel előrejelezhető a printelt darab minősége, teljesítménye – ez a 230 gigabájtnyi adatkészlet rendeltetése.

Az adatsor öt különböző geometriai alakú tárgykészlet tervezését, nyomtatását és tesztelését fedi le. Mindegyiket lézeres porágy-technikával dolgozó rendszer készítette. A felhasználók a gép állapotát érzékelő adatokhoz, lézeres szkennelési folyamatokhoz, harmincezer porágyas képhez és a print szakítószilárdságát mérő 6300 teszthez férnek hozzá.

Az ORNI negyedik és legátfogóbb 3DP adatkészletét három másik nyilvános előzte meg. Azok más technikákra összpontosítottak.

A mesterségesintelligencia-alapú szimulációs technológiákat fejlesztő, szintén belga FEops akvizíciójával tovább bővül a 3D nyomtatószoftverek és szolgáltatások egyik piacvezetője, a Materialise. A technológia szívműtétek hatékonyságát hivatott növelni.

Az akvizícióval a Materialise számára lehetővé vált, hogy prediktív szimulációs lehetőségekkel javítsa szív- és érrendszeri megbetegedésekre fejlesztett megoldásait, összességében pedig újabb lépést tegyen a személyre szabott kezelés területén. A felvásárlás összege nem nyilvános.

Tömeges személyre szabással a 3D technológiák élen járnak a beteg-centrikus, mindenkinek a saját anatómiája alapján kialakított gyógykezelés megvalósításáért tett erőfeszítésekben. Ezekkel a kezelési módokkal nagyobb a gyógyulási esély, és a páciensek is elégedettebbek.

A prediktív szimuláció és a mesterséges intelligencia kombinációjával az orvos pontosabban előre tudja jelezni, hogy transzkatéteres szerkezeti szíveszközök hogyan lépnek interakcióba a beteg anatómiájával. A Materialise Szerkezeti Szívbeavatkozások Utánzástervező terméke a szegmentálás, anatómiai elemzés és tervezés egyik ipari szabványa, orvosi kép-adatokon alapuló pontos virtuális 3D modellek kidolgozását biztosítja.

Az integrációval a tervező anatómia-alapú 3D tervezést és MI-alapú szimulációt kínál. Az orvos előre láthatja a műszerei és az adott beteg teste közötti interakciókat. A fejlesztéssel szintet lép a szerkezeti szívbetegségek ellátása, jelentősen bővülnek az előkészítés lehetőségei. Javul a beavatkozások pontossága és hatékonysága, jobbak a klinikai eredmények, nő a betegek biztonsága.

A transzkatéteres eljárások hagyományosan a legbonyolultabb, magas kockázatú betegeknek fenntartott esetek. Manapság viszont egyre gyakoribbak. A betegek beavatkozásra való alkalmasságának kiértékelése, a lehetséges kockázatok, nem várt események felmérése azonban változatlanul komoly kihívás.

Továbbfejlesztett vizualizációs és szimulációs technikák nélkülözhetetlenek a kihívás kezeléséhez. A szívbillentyű-problémákhoz hasonlóan, a strukturális szívbetegségek – a betegek számának folyamatos növekedésével – világszerte egyre komolyabb egészségügyi és gazdasági problémát jelentenek. 2030-ra az éves költségek elérhetik a hetvenmilliárd dollárt.

Tömeges személyre szabással jelentősen javulhat a helyzet.

Az amerikai haditengerészetnél (US Navy) egyre bevettebb gyakorlat, hogy 3D nyomtatással oldják meg kritikus alkatrészek, tárgyak pótlását. A haditengerészet tengeralattjáró bázisának egy ideje az ausztrál AML3D gyártó szállítja be a fémnyomtatókat. Legutóbb idén májusban rendeltek tőlük két printert, negyvenhatmillió dollárért.

A haditengerészet atommeghajtás programjához a Velo3D Sapphire XC nagyméretű printerét és az ATL anyaggyártó termékeit használják. A Velo3D fémtechnológiájával korábban öntéssel készült rakétarészeket állítanak elő (gyorsabban, olcsóbban).

A 3DP használata minden esetben csökkenti a kritikus részek esetében, vagy a tengerészeti Atommeghajtás Program számára kulcsfontosságú gyártásidőt.

A brit hadsereg a szintén ausztrál SPEE3D hidegfúvás technológiával működő printereivel nyomtatja megrongálódott vagy hiányzó alkatrészek pótlásait. A honvédelmi célú 3D nyomatokat NATO-gyakorlat frontvonalában használják.

A 2022-ben bemutatott, konténerszerű XSPEE3D rendszer a szuperszonikus részecske-lerakásként (SPD) is ismert hidegfúvás módszerrel gyorsan készít el nagy fémdarabokat.

A fémport a hangsebességnél háromszor gyorsabban égetik rá egy hordozóra. A sebesség hatására a részecskék ütközéskor egybeolvadnak, egyszerre csak egy rétegben, és mindez a kívánt nyomat elkészültéig folytatódik. Mivel az anyagokat egybeolvassza és nem megolvassza, a hidegfúvás teljesen egyedi 3D fémnyomtató technológia.

A hidegfúvás gyorsasága és pontossága miatt ideális a helyszínen rövid idő alatt tárgyakat előállítani akaró védelmi erők számára. Az XSPEE3D építési tempója percenkénti száz gramm, maximum 0,9x0,7 méteres nyomatokhoz tökéletes rendszer. Minimum százszor, maximum ezerszer gyorsabb a többi fémnyomtatónál.

Az amerikai haditengerészet egy, augusztus másodikáig tartó, Hawaii környéki gyakorlathoz használja az XSPEE3D-et. A gyakorlaton negyven hajó, százötven repülő, három tengeralattjáró, tizennégy szárazföldi csapategység, huszonkilenc ország huszonötezer katonája vesz részt.

A kaliforniai Fugo Precision 3D új fejlesztő az additív gyártóiparban. A vállalat különleges gépet vezetett be a piacra: a Fugo Model A a világ egyik első centrifugás 3D printere. A rendszer fontos szerepet játszhat, mérföldkőnek számíthat a technológia fejlődésében.

Az úttörő megoldás lényege, hogy „réteg nélküli” nyomtatást tesz lehetővé 30 mikron alatti pontossággal, és akár tízszer gyorsabb, mint a hagyományos sztereolitográfiás (SLA) nyomtatók.

Különlegessége még, hogy több utómunkálat-folyamatot integrál egyetlen gépbe (all-in-one). A felhasználó kinyomtathatja, lemoshatja, megszáríthatja és a felületeket utólag finomíthatja ugyanazzal a printerrel. Mindezekkel jelentősen csökkennek a gyártó kiadásai, a munka hatékonyabb lesz.

A megnövekedett sebesség és áteresztőképesség mellett a Fugo vezetősége kiemelte a nyomtatónak azt a tulajdonságát, hogy minden méretben ötven mikron alatti teljesítménnyel képes a precíziós nyomtatásra, ami szintén nagyon fontos, és bíztató a jövőre nézve.

„Szabadalmaztatott, centrifugás nyomtatótechnológiánk nem csupán a meglévő rendszerekhez képest javulás, hanem a 3D nyomtatás lehetőségeinek teljes újragondolása. Az A modelltől azt várjuk, hogy a gyártókat jobb minőségű nyomatok alacsonyabb költségek melletti előállításában segítse” – jelentette ki Bryan Allred, a Fugo Precision 3D alapítója.

Az SLA és a DLP technológia megjelenése óta ezekkel a nyomtatókkal az a legnagyobb probléma, hogy mechanikus eszközök kellenek a végtelenül vékony rétegek szétterítéséhez. A Model A-val megoldódott a probléma, mert a technológia nyomtatás közben semmiféle mechanikus eszközt nem használ rétegek létrehozására – magyarázza Sasha Shkolnik, műszaki igazgató.

A változatos fotopolimerekkel dolgozó gép többféle alkalmazásra alkalmas. A Fugo a 3D nyomtatást nagymennyiségű gyártásra használó vállalatokat igyekszik megnyerni. A 3D nyomtatás gyártósoraik kritikus eleme, és ha ráéreznek az A modell előnyeire, ők lesznek a gép legkorábbi alkalmazói. Az első leszállítások 2025 első negyedévében várhatók.

Július elején Sydney városa bejelentette: az Új Dél-Wales Egyetem és az IT-vagyonkezelő Renew IT közös projektjeként, az elektronikus hulladékban található műanyagot 3D nyomtatószállá újrahasznosító, létesítmény megnyitja kapuit. A projekt komoly lépés a fenntarthatóbb hulladékkezelés felé.

A felsőoktatási intézmény Fenntartható Anyagkutatás és Technológia Központjában fejlesztett Plastics Filament MICROfactorie technológia elektronikus készülékekben lévő kemény műanyaghulladékot értékes 3D nyomtatóanyaggá alakít.

Ezek a műanyagok minden modern hardverben ott vannak, hagyományos újrahasznosító módszerekkel viszont nem próbálják a fellendülő additívgyártás-szektor alapanyagává alakítani azokat.

3D nyomtatószálakat főként importált petrolkémiai anyagokból állítanak elő Ausztráliában. Az új létesítményben helyben újrahasznosított műanyagból készülnek majd, kiiktatva a szállítás anyagi költségeit, környezeti következményeit. Csökken a 3DP szektort hagyományosan meghatározó új műanyagoktól való függés is.

A központ kutatói tragédiának tartják, hogy a 3D nyomtatás eddig ezeken a műanyagokon alapult. Nagyon várják az időt, amikor kizárólag reciklált műanyagot használnak hozzá. Az egyetem csúcstechnológiáinak és a Renew IT kereskedelmi szakértelmének közös nevezőre hozásával, együtt próbálnak megoldásokat találni Ausztrália kritikus környezeti problémáira.

Elektronikus termékek, azaz televíziók, számítógépek, telefonok és nyomtatók gyors gyártásával és rövid életciklusával, az e-hulladék egyre nagyobb gondot jelent. A szemét zöme eddig hulladék-lerakókba került, az új létesítmény viszont fenntartható alternatívát kínál mostantól.

Világtrendhez kapcsolódnak: nő az elhasznált műanyag új termékekként újrahasznosítása, majd versenyképes áron történő értékesítése iránti igény. Ausztrália évi 3,4 millió tonna műanyag-hulladékot generál, amelynek csak tizenhárom százalékát reciklálják. A Clean Up Australia szerint évi 419 millió dollár a veszteség. 

Az új létesítmény hozzájárul a veszteség csökkentéséhez, támogatja a helyi gyártást, és a környezetvédelembe is besegít.

A méhsejtek, pókhálók és korallok közös vonása, hogy a természetben előforduló rácsszerkezetek. Az egységes cellák szabályos, ismétlődő mintájából összeálló rácsok az erő, a rugalmasság és a felület kombinációjával egyedi képességeket biztosítanak.

3D nyomtatótechnológiákkal és az Oqton 3DXpet szoftverrel a légjármű-ipartól a futócipőkig, sok terméktípus gyártásához használhatók.

Meglepően szilárdak és merevek, holott kevesebb anyagból készülnek, mint a hagyományosan gyártott tárgyak. Az anyagcsökkenés gazdasági hatása szignifikáns: ugyanannyi termék alacsonyabb befektetéssel állítható elő. A felületeket növelve, hatékonyabbak a folyadék-, a hő és a vegyi interakciók, például jobban működnek a hőcserélők.

Rácsokkal a szilárdság-tömeg arány is optimalizálható. A geometria jóvoltából jelentős mértékű szilárdságot, merevséget biztosítanak, csökkentve a felhasznált anyagmennyiséget.

Nagyon rugalmas tervezést garantálva, tervezők a mostaniaknál innovatívabb, organikusabb darabokat találhatnak ki, alakíthatnak tetszésük szerint. A rácsok többtucatnyi altípusát ismerjük, amelyek közül a síkhálós egységcellák, az egységes/periodikus, a rúgós és a háromszorosan periodikus, minimális felületek a leggyakoribbak. 

Rácsszerkezeteket termékekhez adva, a lehető legkönnyebb szerkezettel érhető el speciális teljesítmény. A két folyadék közötti hőcserét megkönnyítő hőcserélők szintén kihasználják a rácsszerkezet lehetőségeit, emellett többféleképpen és eredményesebben optimalizálhatók. A csontintegrációt segítő orvosi implantátumokhoz szintén jól használhatók.

Egyedi tulajdonságok mellett használatuk egyedi kihívásokat is tartogat. Például mivel a 3D modellek túl nagyok lehetnek, komplex rácsszerkezeteket néha nehéz nyomtatni, adatok vesznek el, lassul a printelés. Ezt kerülhető ki a 3DXpert szoftverrel.

A nyomtatóanyagok, nyomtatószálak fenntarthatóságára összpontosítva, a 3D nyomtatóipar sokat tehet a környezetvédelemért, megfelelhet a szigorodó szabályozásnak, és még inkább gazdaságilag életképes, a jövő generációi számára is hasznos, felelős ágazatként tartják számon.

A brit Filamentive feketében és fehérben egyaránt beszerezhető Economy PLA nyomtatószála 99,99 százalékban posztindusztriális hulladékból újrahasznosított anyagokból áll. Kiváló minőség, jó teljesítmény, biztonságos. 

A biológiailag lebomló, újrahasznosítható csomagolású, korábbi PLA Tough szálat reciklált cukornádból állították elő.

A montréali Nefilatek gyártó száz százalékban újrahasznosított műanyagból készíti nyomtatószálait. A HIPS Black polisztirolból, a Nefila PC polikarbonátból készült, a tekercsek és a csomagolás környezetbarát. 

A HIPS filament alapanyagát Montréal környékén talált elektronikus hulladékokból állították össze. Szabvány ABS nyomtatószálakhoz hasonlóan ütés- és hőálló, a nyomatok felülete környezetbarát olajokkal dolgozható nagyon simára. A Nefila PC masszív mechanikai tulajdonságokkal rendelkezik, mínusz ötventől plusz százötvenig tűri az időjárás viszontagságait. A kiváló teljesítményt megőrizve csökkenti a 3D nyomtatás környezeti lábnyomát.

A nyomtatóanyag-feldolgozó rendszereket gyártó utrechti 3devo új folyamatot jelentett be szelektív lézeres szinterező (SLS) porok csúcsminőségű filamentté alakításához, reciklálásához. A lépést fontos döntés előzte meg: új üzleti modellje részeként, a vállalat beszünteti a nyomtatószálakat újrahasznosító gépei értékesítését.

A hulladékanyagok komoly kihívást jelentenek az additív gyártásban. Egyes technikákkal (SLS, Multi Jet Fusion) az adott por hatvan százaléka nem hasznosul, ami hatalmas anyagveszteség, pazarlás. A 3devo fejlesztései az SLS-sel járó porveszteség csökkentésére kínálnak megoldást.

Újításaikkal a technológia széndioxid-kibocsátását és a működtetési költségeket is csökkentik.

Az additív gyártás világában sok szoftverfejlesztő kívánja megkönnyíteni a 3D modellezést és a CAD (computer-aided design) tervezést. Eddig túl bonyolult volt, ezért hozzáférhetőbb és felhasználóbarátabb megoldásokon gondolkoznak. Egyikük, a pakisztáni Katalyst Labs akcelerátor és innovációs csomópont.

Szoftverük, a szöveges utasítást CAD-dá alakító, text-to-CAD 3D tervezőasszisztens, a júniusban bemutatott, önmagában is tervezőeszközként működő, de meglévő CAD/CAE munkafolyamatokba is integrálható KATALYST pont ezt teszi. Ugyanúgy, mint a hozzá hasonló, szövegből valamit (képet, mozgóképet stb.) generáló alkalmazások, a KATALYST is mesterséges intelligenciával működik.

A felhasználónak nem kell a tervvel bíbelődnie, komplikált módosításokat végeznie, a szoftver a szöveges input, a prompt alapján parametrikus terveket képes létrehozni.

Utasításként begépeljük, például, hogy „csinálj egy humanoid robotot”, amire a KATALYST elkészíti az első modellt. Ennél persze speciálisabb inputot is megadhatunk, mondjuk, részletezzük a felsőtestét, a végtagokat stb. Változatos paramétereket, például méretet, szögeket könnyen hozzáadhatunk, a szoftver automatikusan és gördülékenyen alkalmazkodik a változtatásokhoz.

A módosító inputokat különféle iterációkként értelmezi. Minden egyes iteráció elérhető és megtekinthető a KATALYST teljes iteráció-történet funkcióján keresztül. A szoftver ezen kívül is rendelkezik nagyon hasznos funkciókkal. Egyedi 3D modellek mellett összetettebb kombinációkat szintén készíthetünk vele, a modellek pedig .stl, .step, .3mf vagy .dxf fájlokként menthetők a gyártáshoz.

Az új szoftver összességében egyszerűsített belépést kínál CAD-tervezéshez, szöveges parancsokból komplex geometriákat alakíthatunk ki vele. Mivel teljesen új, hamarosan a lehetőségeket bővítő több frissítésre számíthatunk, például szerkezeti szimulációra, kibővített adatkészletre még összetettebb, részletesebb nyomatokhoz.