FREEDEE BLOG

Az additív gyártást egyre több új szektorban használják. Az építő- és az élelmiszeripar sokáig nehéz diónak tűnt, de ma már mindkét területen sok az alkalmazás. A lehetőségek pedig tovább bővülnek, a technológiával lényegében szinte bárki szinte bármit – és nem utolsósorban fenntarthatóbb módon – előállíthat.

A floridai San Juan Pools medencegyártó például a világ első 3D nyomtatással készült üvegszálas medencéjét mutatta be, amelyet az amerikai televíziónézők is láthattak. A vezetőség elmondta, hogy a munkához újrahasznosítható, környezetbarát anyagot használtak.

Az 1963-ban, a Floridától távoli Seattle-ben (Washington állam) alapított cég harmadikgenerációs családi vállalkozás, ők használtak először üvegszálas anyagot teljes medencéhez.

Hajótestek építéséhez alkalmazott technikákból indultak ki, azokat adaptálták saját területükre. Mivel a csúcsminőség eléréséhez folyamatosan keresik az innovatív megoldásokat, legújabb úszómedence-modelljüket additív gyártással kivitelezték.

Előttük még senki nem printelt úszómedencét. Az üvegszálból hagyományos eljárással kézült medencékkel összehasonlítva, a San Juan Poolsé környezetbarátabb.

A gyártási folyamat hasonló az üvegszálas hajótest-gyártáshoz. Általában mérgező vegyszerekkel és nem újrahasznosítható anyagokkal dolgoznak, amelyek egyértelműen károsak az ökoszisztémánkra.

A hagyományos technikákkal végzett munkának ráadásul nagyobb az emberi erőforrás-igénye is, plusz hónapokig eltarthatnak. Ezzel szemben egy nyomtatott medence napokon belül elkészül, környezetbarát anyagot használnak hozzá, és a kivitelezéshez sem kell sok alkalmazott.

A medence egyéni ízlés szerint alakítható ki, bármilyen formában megvalósítható, ára 17 és 38 ezer dollár között mozog.

Köztudott, hogy a belsőégésű motorral rendelkező járművek sok károsanyagot bocsátanak ki, nagyon szennyezik a környezetet, veszélyeztetik a bolygót. Ezért egyáltalán nem meglepő az elektromos autók iránti érdeklődés.

Előnyeik egyértelműek: környezetbarátok, nincs helyi széndioxid-kibocsátás. Az elemgyártás viszont sokkal rázósabb történet, és hogy ezen a területen is legyen előrelépés, az Egyesült Államok Energetikai Minisztériuma (DOE) 1,5 millió dollárral támogatja az Ampera és a Lawrence Livermore Nemzeti Laboratórium (LLNL) lítium-elemek teljesítményét és energiasűrűségét növelő közös kezdeményezését.

Az elemgyártáshoz 3D nyomtatást használnak, így a termékek fenntarthatóbbak és olcsóbbak lesznek.

A lítium-elem az elektromos autó szíve, nagymértékben felel a jármű működéséért. Viszont nem minden stimmel vele – a nyersanyag kibányászása minden, csak nem környezetbarát, ráadásul az elemek könnyen lángra lobbannak, hűteni kell őket.

A DOE ezeket a káros hatásokat szeretné megszüntetni, és ezért választott ki támogatásra hat energetikai projektet. Egyikük az Ampera és az LLNL kezdeményezése.

Az ipari szintű gázkibocsátás csökkentése, ennél fogva tisztaenergia-technológiák kidolgozása a cél, amelynek megvalósításához az energiahatékony additív gyártás a jelenlegi legjobb megoldás. Hagyományos megoldásokkal összehasonlítva, a gyártási költségek 50 százalékkal csökkenhetnek, az elemek hatékonysága pedig megtízszereződik, és az energiasűrűség is jelentően nőni fog.

Magáról a gyártási folyamatról szinte semmit nem árultak el azon kívül, hogy a 3DP a főszereplő, amellyel nagyobb katódszerkezetek hozhatók létre, illetve, hogy az ultragyors és olcsó L-PBF additív gyártótechnikát használják. A járművek töltöttségi szintje már 15 perc vagy még rövidebb idő alatt eléri a 80 százalékot. A 3D szerkezetű katódok után anódtervezéssel is akarnak foglalkozni, illetve tovább bővítenék a szilárdtestű Li fémelemek alkalmazási körét.

Iris van Herpen, az amszterdami sztár-divattervező hosszú évek óta használja a 3D nyomtatást, szinte az összes eddigi kollekciójában láthattunk printelt darabokat, kiegészítő elemeket. A csúcstechnológiákat előszeretettel alkalmazza, egyedi és összetéveszthetetlen munkáit a világ legnagyobb divatbemutatóin csodálhatja meg a szakavatott közönség.

A belga jégkrém-márka Magnummal közös projektben készült legújabb alkotását, a világ első printelt haute couture vegán ruháját az éves Párizsi Divathéten Cindy Bruna szupermodell viselte, és a kakaóbab héjhulladékán alapuló vegán bioanyagból készült.

A tervezőt a bioorganikus anyagokra specializálódott, korábban algából, hínárból és micéliumból organikus biopolimert fejlesztő zaandami Klarenbeek and Dros tervezőstúdió segítette elképzelései megvalósításában. A sajnos nagy mennyiségben található kakaóbab héjhulladékból szintén organikus biopolimert fejlesztettek.

A ruhadarab 3D designja a Magnum csokoládéval bevont jégkrémének és Iris van Herpen jellegzetes fluid luxusstílusának a szintézise. A barna szövetet fa gyökereire emlékeztető, szelektív lézeres szinterezéssel (SLS) kivitelezett összefonódó rézbevonatú elemekkel kombinálták egybe.

A divattervező az együttműködéssel és a Magnum Vegan Dress-szel is elégedett. Elmondta, hogy mindig a határok áthágására törekszik, és a Magnum támogatta ebben. Örül, hogy sikerült az ikonikus vegán jégkrémet és az haute couture-t közös nevezőre hozniuk.

A szemkápráztató ruha egyike Iris van Herpen 15. évfordulós, tizenhat futurisztikus darabból álló őszi-téli Meta Morphism kollekciójának.

A Magnum részéről ez az első lépés a körkörös design világában, tejmentes vegán jégkrémjüknek pedig komoly promóció. A projekt megmutatja, hogyan készíthetők fenntartható módon, biobarát anyagokból ruhadarabok.

Cindy Bruna elragadtatottan nyilatkozott: „nagy megtiszteltetés, hogy bemutathattam a világnak a Magnum Vegan Dress-t, és még speciálisabb, hogy Iris debütálásának tizenötödik évfordulóján tehettem ezt.”

A mikroreaktorok kémiai reakciók kivitelezésére tervezett kisméretű eszközök. Mivel ezek a folyamatok szélsőséges körülményeket idéznek elő, egy reaktornak elég stabilnak kell lennie ahhoz, hogy a nagyon meleg hőmérsékletet és a maró hatásokat is elviselje.

Kevés anyag képes rá, mert ha egy anyag nem kemény, nem hőrezisztens és nem lehet belőle komplex belső szerkezeteket kialakítani, akkor nem működik a szerkezet.

Szerencsére létezik az ezekkel a tulajdonságokkal rendelkező matéria, és az eredmény is megvan: a Bosch Advanced Ceramics, a BASF és a Karlsruhei Technológiai Intézet (KIT) közösen létrehozták a világ első műszaki kerámiából nyomtatott mikroreaktorát.

A Bosch kerámia-szakértelme és az additív gyártás kombinációja tette lehetővé az egyedi alkalmazást. A mikroreaktort a BASF napi szinten, kisléptékű kísérletekben használja kutatási célokra. Kémiai reakciókat vizsgálnak a szükséges hőmérsékleti feltételek mellett. Az eredményeket nagyobb léptékű projektekre extrapolálják. Mint amikor egy chef új receptet tesztel kicsiben, hogy később ne legyen problémája vele.

A műszaki kerámiák a Data Bridge elemzőcég szerint szép jövő előtt állnak, globális piacuk a 16 milliárd dollárt is elérheti 2029-ig. Az anyagcsoport nagyon sokoldalú, változatos szektorokban hasznosíthatókó.

Az egészségügyben például szövetvágásra és a vérzés megállítására egyaránt alkalmas bipoláris ollókat készítenek a Bosch anyagából. Az energiaszektorban a műszaki kerámia hőtűrését és ionvezető-képességét kiaknázva, üzemanyagcellákban használják fel. A járműiparban a sofőrt parkolás közben segítő távérzékelőket fejlesztenek belőlük.

A fejlett alkalmazások láttán, a Bosch úgy döntött, hogy az anyag reakciókamrákhoz is jó. A gyártóeljárás megtalálása viszont kihívást jelentett, mert nagyon komplex, hagyományos technikákkal kivitelezhetetlen szerkezetben kellett gondolkozniuk.

Végül a 3D nyomtatás mellett döntöttek, és kiderült, hogy jóval kevesebb anyagra és energiára van szükségük, mint a hagyományos reaktorok esetében.

Hamarosan további tíz-húsz reaktort printelnek.

A fenntarthatóság az infokommunikációs technológiák egyik elsőszámú célkitűzése, így értelemszerűen az additív gyártásban (AM) is kitüntetett szerepet játszik, új projekteknél mindig figyelembe veszik. Hagyományos gyártási módszerekkel összehasonlítva, az AM szerencsére eleve zömmel fenntarthatóság-alapú megoldások összessége.

A lehetséges tömeges méretű additív gyártás ezért válik fontos opcióvá nagyvállalatok számára, és – azokban a szegmensekben, ahol lehetséges – ezért is fontos a régebbi gyártómódszerekről a 3D nyomtatásra való átállás. Márpedig egyre több ipari területen lehetséges.

Mint ahogy egyre több, korábban hagyományos eljárásokat alkalmazó cég is figyelembe veszi ezt a lehetőséget.

Egyesek szerint az AM az egyetlen valódi fenntartható gyártótechnológia, és csak 3D gyártással lehet energiahatékony a gyártás. Az ígéretek, a szépen megírt jövő-forgatókönyvek azonban távol vannak még a megvalósulástól. Egyes elemeik igen, más területeken viszont lassúak a változások.

Természetesen nem minden AM-eljárás, használat, alkalmazás „zöld.”

A 3D nyomtatásra jelenleg elsősorban egyedi, más megoldásokat kiegészítő technikaként tekintenek, amely egyes esetekben energia-intenzív is lehet, hozzájárulva a károsanyag-kibocsátáshoz. Ilyenkor nem újrahasznosítható, kőolaj-alapú műanyagokból és a földkéregben előforduló, a magmás kőzetek kialakulásában fontos szerepet játszó és – ami a legfontosabb – a légszennyezés egyik legfőbb okozóinak számító ritkaföldfémekből készült anyagokat használnak 3D nyomtatáshoz.   

Ezek az esetek azonban egyre ritkábbak, mert a nyomtatóanyagok fejlesztésénél ma már mindenhol figyelembe veszik a környezetbarát szempontokat, és ez a tendencia a jövőben még hatványozottabban fog érvényesülni. Tehát a szakemberek felelőssége is egyértelmű, hogy az AM-re mindenki a fenntartható gyártás szinonimájaként tekintsen.

Az amerikai haditengerészet II MEF Innovációs Kampusza nemrég tartott két, kezdő és haladó additívgyártás-tanfolyamot több egységnek. A tanfolyamokkal a Force Design 2030 szolgáltatás-szintű modernizációs kezdeményezést és a szakterületi innovációt igyekeznek segíteni.

Aktív és tartalékos katonák egyaránt részt vettek rajtuk. Tervező (CAD) szoftverekkel és új problémamegoldó technikákkal ismerkedtek, illetve mélyítették el az ismereteiket.

2020 augusztusa óta a kampusz három különböző, folyamatosan továbbfejlesztett tréningverziót kínál. A mostani csúcspontja a második éves innovatívdesign-verseny volt. A katonáknak általuk ismert valóvilágbeli problémákra kellett megoldást találniuk, és tárgyakat, komponenseket gyártani hozzájuk.

A munkákat zsűri értékelte ki.

Volt közöttük egy lezuhant légi jármű személyzete által használt, könnyen reprodukálható, zsebtoll-lámpa, zármechanizmus vontató kürt konnektorához – ez megakadályozza a kábeleknek a gépjármű mozgása miatti szétválását –, nagyméretű tapintható névtábla, amellyel a rossz időjárás miatt elhasználódott névtáblát helyettesítik.

A tanfolyam befejezését követően, a tengerészgyalogosok kilenc hónapos munkahelyi képzést kapnak, majd hivatalosan is additív-gyártás specialistává válnak.

Összesen 32-en vettek részt a modernizációs törekvéseket gőzerővel támogató kampusz kurzusain. A Force Design 2030-at a jövőben is támogatják, amelyben a nemrég nyílt Stewart Nemzeti Légi Bázis Tengerészgyalogsági Innovációs Laboratóriuma oroszlánrészt vállal.

Az alapötlet az, hogy a tengerészgyalogságban sok a tehetség, és ebből profitálni kell.

Az utóbbi években megszoktuk, hogy az olyan jól ismert autómárkákat, mint a Chevrolet, a Buick, a GMC, a Cadillac, a Baojun és a Wuling tulajdonló General Motors (GM) egyre intenzívebben használja a 3D nyomtatást.

Júniusban jelentették be, hogy a Chevrolet Tahoe 2022-höz 5 hét leforgása alatt nyomtattak 60 ezer alkatrészt. A 2020-ban nyílt michigani Globális Technikai Központba ismét komoly összeget fektettek, amellyel főként a Chevrolet CELESTIQ gyártását, tökéletesítését gyorsítanák fel.

81 millió dollárról van szó, és a munkálatok gőzerővel folynak. A Cadillac CT4-V és CT5-V esetében már sikeresen alkalmazták az additív gyártótechnológiát: sebességváltó-részeket, légkondicionáló-elemeket stb. printeltek.

Az új Cadillac esetében a GM Ultium platformja különösen hasznos – ez a vállalat additív gyártásának központi eleme. Általános elektromosjármű-architektúra, mindenféle alkatrészek, akkumulátorcellák, modulok, különféle csomagok, Ultium vezérlőegységek, elektromos motorok és integrált megoldások tartoznak hozzá.

A platform teszi lehetővé az autóipari csoportnak a gépek, szerszámok és összeszerelési folyamatok szabványosítását, racionalizálását. Ez nagyobb rugalmasságot, hatékonyságot és az összeszerelő üzemek átalakításánál alacsonyabb költségeket eredményez.

A CELESTIQ lesz az első autó, amelyet a Technikai Központban építenek. Teteje intelligens üvegből készül, négy kvadránssal és lebegő részecskékkel. Az ilyen tető előnye, hogy az utasok maguk dönthetnek, mennyire legyen átlátszó.

A GM bizakodik, hogy az új járművel nő majd az innováció. Nagymennyiségű nyomtatott alkatrészben gondolkoznak, egy részük fémből, a másik polimerből készül, szerkezeti és esztétikai funkciót is betöltenek.

A kézművességet és a technológiát igyekeznek összeintegrálni, és a CELESTIQ lehet a márka új korszakának zászlóshajója.

Cipők, kézitáskák, ruhák – a 3D nyomtatás egyre népszerűbb a divatiparban, bármilyen öltözék és kiegészítő megtervezéséhez, elkészítéséhez használható a technológia.

A nyár közeledtével a Montserrat összeállt a King Children designstúdióval, és 3D technikákkal kivitelezett új napszemüveggel lepték meg a világot. Nem ők az elsők, tavaly például az Adidas mutatott be szemüveget, printelt kerettel.

„Imádunk együtt dolgozni a Montserrat New Yorkkal. Ehhez a kollekcióhoz a DNS-ükben lévő könnyed luxus érzetét megragadó napszemüveget akartunk készíteni a King Children technológia újfajta használatával. Az olyan előrelátó márkákkal, mint a Montserrat New Yorkkal való együttműködéssel, a szemüvegipart jelentősen elmozdíthatjuk a zéró hulladék jövő felé” – nyilatkozta a King Children tervezőrészlegét vezető Leslie Muller.

Az additív gyártás mellett döntve, a két cég korlátozni akarta munkájuk környezeti hatásait. A Montserrat be is jelentette, hogy a termelési folyamat során nagyon kevés hulladék generálódott.

A könnyű, de masszív nyomatok előállításánál népszerű szelektív lézeres szinterezéssel (SLS) dolgoztak. A technológiának köszönhetően, teljes tervezői szabadságot élvezhettek, és személyre szabhatták a napszemüveget.

Azt viszont nem árulták el, hogy milyen nyomtatókkal dolgoztak, mint ahogy a felhasznált poliamid-por típusát sem. Valószínűleg PA-11 vagy PA-12 lehetett, mert SLS-gépekkel leggyakrabban azokat szokták.

A napszemüvegek két változatban, három színben lesznek beszerezhetők.

„Az együttműködés összehozott két márkát, hogy a bolygó jobb jövőjére figyelve, gondoljuk újra a terméktervezés módszereit. Ékszereink architekturális jegyeit és a ruháink hordásakor érzett könnyedséget akartuk a céghez tökéletesen passzoló napszemüvegekbe integrálni” – nyilatkozta Gayle Leon, a Montserrat társalapítója.

A hetven országban jelenlévő, francia hátterű multinacionális vasúti gyártó, a zöld és intelligens megoldásokra komoly hangsúlyt fektető Alstom 3D nyomtatással digitalizálja ellátási láncát, amellyel lehetővé válik termékek kis tételekben, igény szerinti (on-demand) és decentralizált előállítása.

A tervek gördülékeny megvalósításához, a cég összeállt az első teljesen titkosított igény szerinti 3DP-platformot jegyző, német Replique-kel. Az együttműködés lényege személyre szabott, ipari minőségű nyomatok sorozatgyártása. A Replique megjelenése leegyszerűsíti at ellátási láncot, és nemcsak gyorsabbá, de olcsóbbá is válik, lokális igényeket pedig hamarabb kielégít a gyártás.

Az Alstom vezetősége tevékenységük immáron egyik kulcselemének tartja a 3D nyomtatást.

A vonatgyártásban a kisszériás termelés költségei azért magasak, mert drágák az öntőformák és más eszközök. A 3DP bevezetésével ezek a problémák megoldódnak, gazdaságosabb a gyártás, amiből az Alstom már profitált is: cserealkatrészeket készítettek a technológiával.

Kisszériás sorozatgyártással mostantól jobban tudnak koncentrálni a speciális igényekkel előálló ügyfelekre. Ez azért is fontos, mert minden egyes vonat-alkatrészhez mások az elvárások. Csak egy közös van bennük – a csúcsminőség megkövetelése. Ehhez a rugalmas Replique garantálja a 3DP szakértelmet.

A Replique a megfelelő technológia- és anyagválasztásban is segíti az Alstomot, lehetővé tette például topológiailag és minden más szempontból optimalizált ajtó-alkatrészek (ajtó-megállítók) másfél hónapon belüli leszállítását.

Az elvárt minőséghez kulcsfontosságú a megfelelő anyag kiválasztása, ami garancia arra, hogy az alkatrész nemcsak a szerelvény teljes életciklusában működik, de az esztétikai szabványoknak is megfelel.

Mivel jól látható alkatrészről volt szó, az ajtó-megállítókat rozsdamentes acélból gyártották.

A tervezőszoftver-fejlesztő Hyperganic az elmúlt hét évet a Hyperganic Core-ral töltötte. Az algoritmikus tervezőprogram gerince speciális célú geometriai rendszermag, 3D voxeleken alapul. Nagy része az alacsony szintű, csak egy lépéssel a bináris gépi kód (nullák és egyek) felett álló Assembly-ben íródik. Ez azzal jár, hogy közel van a hardverszinthez, változatos processzorarchitektúrákra optimalizálták.

A Core 1 fejlesztésénél nyomtatógyártókkal dolgoztak együtt, hogy a platform a porágyas módszerekkel, műgyantával és az extrudálás-alapú folyamatokkal egyaránt kompatibilis legyen.

A Core 2 volt az első alkalom, amikor a fejlesztőcsapat külső kódoló interfészt integrált a Visual Studioval és a C#-al, a Microsoft által a .NET keretrendszer részeként kifejlesztett objektumorientált programozási nyelvvel. Azért választották ezt a nyelvet, mert egyszerű, de korszerű, és nagyléptékű szoftverfejlesztésekhez ajánlott. Ez tette lehetővé a cég növekedését.

Azóta átfogó online tananyagot is készítettek, többszáz korai befogadót hívtak meg a platformra, köztük többen saját MI-tervet kódolnak olyan területek számára, mint például a légjármű-ipar vagy a fogyasztói szegmens.

A Hyperganic nemrég összeállt az EOS-szal, hogy a Core-t a nyomtatógyártó porágy-fúziós printereibe integrálja. Már EOS-gépen nyomtatott rakétamotort is terveztek vele.

A napokban bejelentették a Core 3-at, az MI-alapú szoftver legújabb iterációját. A hagyományos tervezőfolyamatok alternatíváját kínáló algoritmikus modelleket használó szoftverrel nyomatok tervezhetők. Az új változat áramvonalasítja a mérnöki munkát, gyorsan – percek alatt – kiszámít bonyolult geometriákat, optimalizálja a teljesítményt.

Jó hír, hogy a fejlesztőcég (limitált számban) nyilvános hozzáférést biztosít a harmadik változathoz. Egyszerre többszázan használhatják, lényegében bárki megtanulhat 3D nyomatokat tervezni. A nem kereskedelmi és nyílt forráskódban gondolkodó felhasználók számára a Hyperganic mindig ingyen hozzáférhető lesz – nyilatkozta Lin Kayser, a cég vezérigazgatója.