FREEDEE BLOG

A globális felmelegedés, a klímakatasztrófa szükségszerűvé tette környezetbarát tárgyak tervezését. Megoldást kell találni, hogy milyen módszerekkel, technikákkal és anyagokból állíthatók elő tényleg „zöld” darabok, és persze az előállítási költségek se emelkedjenek brutálisan.

A kérdés több iparág legégetőbb problémája. Ezért dolgozik sok szakember a témakörön.

A világhírű szingapúri Nanyang Műszaki Egyetem (NTU) kutatói új eljárást dolgoztak ki újrahasznosított üveg 3D nyomtatóanyagként történő alkalmazására. Bizakodnak, hogy technológiájukkal hozzájárulnak a körkörös gazdaság (circular economy) bővüléséhez, és abban is, hogy az innováció következményeként, mindennapos tárgyak printelhetők, és leginkább: megváltoznak a gyártófolyamatok.

A projekthez száz százalékban újrahasznosítható üveget használtak, és közben az anyag minősége sem módosult, nem lett rosszabb. Az újrahasznosított üveggel a homokot szándékoznak 3D nyomtatóeljárásokban helyettesíteni. Hogy miért? Mert egyre kevesebb van belőle, nő a hiány, és kinyerésénél nagy a légszennyezés.

Az egyetemen, beton és üveg keverékéből, sikerült is egy L-alakú padot nyomtatniuk.

„3D nyomtatható betonkeverékek kidolgozásának legnagyobb kihívása kitalálni, hogy mennyi kell a komponensekből szerkezetileg stabil printekhez, minimális hibákkal. Kivitelezhető formulával álltunk elő, és elsőként a világon, bemutattuk, hogy kiváló szerkezeti integritású pad printelhető üvegből” – magyarázza a projektet vezető Tan Ming professzor.

És persze azt is bebizonyították, hogy az üveggel teljes mértékben helyettesíthető a homok. A minimális anyaghasználat eléréséhez tesztsorozatot végeztek, hogy megállapítsák a beton-üveg keverék optimális paramétereit. Mivel az üveg nehezen tűri a vizet (hidrofób), a betontervezéshez kevés vizet használtak.

A kutatók bizakodnak, hogy technikájukat előbb-utóbb az építőiparban fogják alkalmazni. E célból össze is álltak s Soda Lemon helyi startuppal. Nagyméretű szerkezetek 3D nyomtatása és a nyomtatási folyamat további optimalizálása a közös cél.

Az amszterdami Aectual környezetbarát nyomtatásáról, újrahasznosított műanyagból készült printjeiről ismert.

A cég most megint felhívta magára a közfigyelmet. Legújabb projektje a hollandiai Floriade Expo 2022-re, egy virágkertészeti rendezvényre lesz kész, Almere-ben. A megrendelő az Egyesült Arab Emírségek.

Az Aectual partnere a Pragma építészeti stúdió, ezúttal falat építenek újrahasznosított műanyagból. Az újrahasznosítható külső fal körbeveszi az ország pavilonjának engedélyezett területet.

Az Aectual korábban, például a CES 2022-n is dolgozott hasonló projekten. Nagyméretű printeren alakítottak ki fontos részeket a holland pavilonnak.

„Felnőtté vált a nagyméretű ipari 3D nyomtatás. Ez a projekt gyönyörűen szemlélteti, hogy digitális tervezőalgoritmusaink a tervezőknek rugalmasságot biztosítanak a méretre szabott designban, a kívánság szerinti gyártásban” – nyilatkozta Hans Vermeulen, az Aectual vezérigazgatója.

Az Emirátusok építészetéhez hasonló, ornamentika-szerű mintázatokból álló fal teljes egészében újrahasznosítható, újranyomtatható. Az Aectual a munkafolyamatról ugyan semmilyen részletet nem tett közzé, azt viszont elárulta, hogy hagyományos építészeti technikákkal összehasonlítva, 80 százalékkal csökkentették a széndioxid-kibocsátást.

A projektben az összes elem újrahasznosíthatósága, a belőlük történő új részek tervezése a legkülönlegesebb. A fal a körkörös gazdaság szép példája. Lenmag-alapú műanyagot használtak hozzá, az akár hétszer reciklálható matériát a Henkellel közösen fejlesztették.

Ahmed Khadier elmondta, hogy a kert kerületét meghatározó fal az egészen speciális terepen átélt immerzív élmény szerves része. 3DP és építészet együttes alkalmazása a cirkulárisabban épülő házak és városok újfajta tervezését vetíti előre.

A 3D nyomtatás egyik legfelkapottabb alkalmazása egyedire kialakított darabok printelése járművekhez. Komoly problémák oldhatók meg így, sok gyártó, például a Ford támogatja is a lehetőséget: tervrajzokat, fájlokat bocsátanak online makerek rendelkezésére.

Nem mindegyik nagyvállalat gondolkozik úgy, mint a Ford.

A Honda nemrég kérvényezte ugyanis a Prusa nyomtatógyártótól, hogy a brand nevét tartalmazó összes fájlt távolítsa el a Printables platformról. A levelet a gyártó jogászai küldték el, modellekről, márkajelzésekről, logókról írtak benne. A tiltás a fájlok elnevezésére is vonatkozik. Mindezeket a Honda a márkajegy és szabadalmi jogai megsértéseként könyveli el.

A múltban ezek kevésbé zavarták az autógyártókat, tervrajzokat, pótalkatrészeket, amit lehetett megosztottak. A Panasonic például 75 ezer CAD-fájlt tett elérhetővé, és a Ford Maverick kiegészítőinek fejlesztése is ugyanezen a koncepción alapul.

Április utolsóelőtti hetében kezdtek el beszámolni a Redditen a Hondához kapcsolódó 3D modellek figyelmeztetés nélküli eltűnéséről. Szélvédőmosó folyadék kupakjáról, kulcsok felületéről és hasonlókról írtak. Sokon ugyan nem volt explicit Honda-jelzés, viszont kompatibilisek a cég járműivel.

A tömeges eltüntetés a Honda ügyvédjeinek felszólítására adott reakció lehetett, mert senki nem akar pereskedni az autógyártóval, és a szűk időkeret miatt hamar válaszolniuk kellett a levélre. Az érintett fájlok között logó és mindenféle utalás nélküli speciális elemek, formák is voltak, amelyek másolását a Honda lopásnak tart.

Külön érdekesség, hogy a fájlok egy része a közösség által létrehozott tartalék-alkatrész. Azért van szükség rájuk, mert egy idő után a legtöbb gyártó már nem fejleszt egy-egy modellen, mert túl drága lenne. A 3D nyomtatás pont erre a problémára kínál megoldást. Úgy tűnik, hogy a Hondát különösebben nem izgatja, hogy mi lesz ezeknek a kiöregedett járműveknek a sorsa. A nagyvállalat egyelőre hallgat.

De hiába tűnnek el a Printables-ről a Honda-cuccok, a Thingiverse-en és a Thangs-on még mindig vannak Honda és kapcsolódó fájlok. Kérdés, hogy meddig.

Az ukrán hadsereg 3D nyomtatást is használ drónok építéséhez, amelyekkel életeket menthetnek meg a csatatereken. A kijevi Step IT Akadémia Robotlaboratóriumában önkéntesek is finanszíroznak és készítenek drónokat a katonaság számára.

A gépek folyamatosan, de megfelelő – biztonságos – távolságból, két és fél kilométerről figyelik az orosz csapatok és a szeparatisták mozgását. Az ember nélküli légi járművek egy alkalommal akár húsz percig is képesek a légtérben tartózkodni és monitorozni a helyzetet.

A projektet Dimitro Francsuk, a labor igazgatója vezeti, több gépüket használják a háborúban. Átlagban napi húsz kiló hőre lágyuló műanyaggal dolgoznak több printeren.

Egy drón nyomtatása kb. 1200 dollárba kerül, amelyekhez pedig kifinomultabb műszerek kellenek, nagyjából háromezerbe. Összehasonlításként, hasonló, de nem nyomtatott, hanem hagyományos eljárással készülő drónok előállítási költsége harmincezer dollár körül mozog.

Az alkatrészek mintegy kilencven százaléka nyomtatott. A laborban három olcsó (1600 dolláros) printer működik, napi huszonnégy órában, a hét minden napján.

Szintén a háborúhoz kapcsolódó hír, hogy a cseh ICE techcég bejelentette: betonnyomtatókkal segíti az ukrán hadsereget. A gépekkel az orosz katonák támadásával szemben pajzsként szolgáló betonakadályokat printelnek.

Ballisztikai laboratóriumban demonstrálták, hogy az akadályok könnyű lőfegyverekkel és gránátokkal szemben nyújtanak védelmet. A printerek a háború után komoly segítséget jelenthetnek majd elpusztult épületek és az infrastruktúra helyreállításában.

A NASA egyik kutatócsoportja GRX-810 nevű, minden eddiginél ezerszer erősebb fémötvözetet fejlesztett. A fejlesztéshez teljes mértékben 3D nyomtatást használtak.

A technika tette lehetővé a nanoméretű oxidok optimális eloszlását az ötvözetben, az anyag jobb hőtani és mechanikai tulajdonságait. 1093 fokig ellenáll, és nagyon komoly hatása lehet majd a gyártásra, például rakétamotorok előállítására.

A fémötvözetet oxid-diszperzióval erősítették meg. Ezzel a módszerrel a kisebb oxidrészecskéket nagyobb fémmátrixba szórják, hogy növeljék az anyag erejét, hőellenállását és rugalmasságát.

A NASA ugyan nem árulta el, hogy milyen fémet használtak eredetileg, a technikáról viszont köztudott: nikkel vagy vas-alumínium-ötvözetekkel alkalmazzák. A folyamatról tudni kell még, hogy általában időigényes és nagyon drága.

A 3D nyomtatás és a termodinamikus modellezés viszont lehetővé tette az idő és az anyagi költségek szignifikáns csökkentését. A kutatók elmondták még, hogy az optimális ötvözet-összetételt 3D szimulációkban találták meg.

Nagyon pontos számítógépes modellekkel határozták meg a GRX-810 komponenseit. Különösen az oxidokra figyeltek oda. A modellezést követően a nanoméretű oxidok befecskendezéséhez alkalmazták a 3D nyomtatást.

Az űrügynökség nem tette közkinccsé a teljes folyamatot, azt viszont tudni, hogy ez a típusú diszperzió tette lehetővé, hogy gyorsan és olcsón tartós ötvözethez jussanak.

A NASA szerint munkájuk forradalmasíthatja az anyagfejlesztést. Újtípusú erősebb és könnyebb anyagok egyértelműen kulcsszerepet játszanak az ügynökség terveiben – a repülés, az űrhajózás jövőjét akarják megváltoztatni, és ahhoz kellenek ezek az ötvözetek.

A GRX-810 például az üzemanyagfogyasztást csökkentő rakétamotorok fejlesztéséhez használható. A működtetési és a karbantartási költségek csökkentésében szintén szerepet játszhat. Kétszer nehezebben törik el, három és félszer rugalmasabb, ezerszer jobban ellenáll a magas hőmérsékletnek, mint a többi ötvözet.

Űrhajózáshoz pont ilyen mutatókra van szükség.  

A GE Újrahasznosítható Energia betonalapú additív gyártással foglalkozó kutatóközpontot nyitott a New York állambeli Bergenben. Az eredményeket a cég szélturbina-alapjainak a tervezéséhez fogják használni.

A turbinák alsó részét minél kisebb szállítási költséggel akarják megoldani. A szállítási költségek csökkenése értelemszerűen a környezeti károk csökkentését is jelenti.

Fenntarthatóbb munkafolyamatokban gondolkoznak.

A központban a betonnyomtatásban etalonnak számító, akár húsz méter magas szerkezetek printelésére is alkalmas COBOD nyomtató dolgozik. A COBOD és a Lafarge a GE partnerei, a három cég 2020-ban dolgozta ki az első prototípust, sikerült magasabb szélturbinákat tervezniük. A magasságnövelés célja több energia generálása a gyártási költségek csökkentése mellett.

A 3D betonnyomtatás komoly versenyelőnyt jelent. A kutatásfejlesztésre kitalált központ megnyitásával a GE újabb lépést tett előre. A kutatásokban számítanak az Egyesült Államok Energiaügyi Minisztériumának a támogatására.

A nyomtatási módszer optimalizálásán huszan dolgoznak, a következő öt évben új alkalmazásokat is kitalálnak. A szénmentes elektromosságot 2035-re, a nettó zéró gazdaságot 2050-re kitűző Biden-adminisztráció ambiciózus céljainak megvalósulásához a mostaninál sokkal több szélenergia használata szükséges. A minisztérium máris bejelentette, hogy örülnek a közös munkának, a GE-t a 3DP egyik nagy újítójának tartják, és szerintük a technológia diszruptív hatással lehet az energetikai szektorra. A helyszínen összeszerelt „tornyok” jelentősen csökkentik a költségeket, és a kitűzött célok felé mutatnak.

A húszméteres szélturbinák természetesen azt is jelentik, hogy az alapok is magasabbak lesznek. Henrik Lund-Nielsen, a COBOD alapítója nagyon büszke, hogy cége részt vesz a nagyszabású projektben.

A 2014-ben indult Scan the World (Szkenneld le a világot!) közösségi projekt mindenki számára elérhetővé akarja tenni a nyomtatható műalkotásokat. A Google Arts & Culture platformján üzemelő projekt széleskörű hozzáférést biztosít a művészetekhez.

A Scan the World nemrég szerződést kötött az Artec 3D szkenner- és szoftvergyártóval (amelynek a termékeit Magyarországon a FreeDee forgalmazza). Az ok teljesen egyértelmű: az Artec Eva kéziszkennerrel könnyebb és gyorsabb az emberiség kulturális örökségét képező szobrok, festmények és más művészi munkák leszkennelése.

A műalkotásokhoz való hozzáférés sajnos egyáltalán nem evidens, nem adott mindenki számára. A 3D technológiák, a művek digitalizálása viszont sokat segíthetnek, és mivel a kultúrának ma már tényleg nincsenek határai, elvileg online bárki számára elérhetőnek kellene lenniük, teljesen függetlenül attól, hogy pont hol tartózkodunk.

A pandémia alatt ez különösen fontos volt, mert a múzeumok jó része bezárt, és az utazás is jóval problémásabb volt, mint előtte. Az utóbbi két évben fel is ment a projekt ázsiója, sokakban ők tudatosították a 3D szkennelés és a nyílt (forrású) digitális gyűjtemények jelentőségét.

Az együttműködést a Hamburgi Művészeti Múzeummal kezdik. A partnerséggel a Scan the World komoly lépést tesz előre, jelentősen bővülnek a lehetőségei, amelyben nemcsak a szkennerek, hanem a nagyon élethű színeket és finom részletek megjelenítését garantáló Artec Studio 16 is rengeteget segít majd. Mindkét fél elégedett.

„A Scan the World erős közössége, történetmesélő készsége, tárgyarchívuma az Artec 3D iparágvezető hardverével összekombinálva, azt eredményezi, hogy nagyon jó idők jönnek műalkotások magas szakmai minőségű szkennelésében” – jelentette ki Jonathan Beck, a Scan the World alapító-igazgatója.

Az Artec vezetősége szintén elégedett.

A Ford olyan régóta használja a 3D nyomtatást, hogy már a technológia veteránjának számít. Elsősorban autóalkatrészek tervezésére, gyors prototípuskészítésre és egyes termékek előállítására alkalmazzák. Legalábbis eddig így volt.

Most viszont tovább léptek, mert a Detroit délnyugati részén található Michigani Központi Állomás renoválását is részben additív gyártással végzik. A pályaudvar 1988 óta nem fogad vonatot, utasokat, és a monumentális épület harminc éven keresztül, 2018-ig üresen állt.

A Ford ekkor döntött a felújítás mellett, hogy a pályaudvaron lesz a kampusza, és a hely az innovációról fog szólni, ötezer dolgozónak ad munkahelyet. A megrongálódott épületelemeket 3D nyomtatással teremtik újjá, de a pusztuló állomás ablakait, csillárjait is a technológia segítségével díszítik fel, teszik használhatóvá.

Az additív gyártás a siker záloga, ráadásul úgy igyekeznek elvégezni a munkát, hogy a végeredmény a lehető legjobban hasonlítson az eredetihez.

„Dönthettünk volna a szimpla modernizálás mellett, viszont inkább arra fordítunk nagy energiákat, hogy az épület úgy nézzen ki, mint egykor, kívül és belül is ugyanazt az érzetet keltse” – magyarázza Harold Seals, az additívgyártás-részleg technikai menedzsere.

A tervek megvalósításához az úgynevezett reverse engineering, a visszafejtéses mérnöki módszert használják. Az eljárás bevett az autóiparban, különösen régi járművek alkatrészeinek újragyártásakor. Az ok elég banális, az egykori tervrajzok ugyanis általában nem állnak rendelkezésre. Ezzel a módszerrel újítottak fel például nemrég egy 1919-es Harley Davidsont.

3D szkenneléssel és nyomtatással ötszázötven rozetta- és más utánzatot készítettek az eredetiekről. A részletes modellezésnek köszönhetően, apró módosításokat és kiegészítéseket is végezhettek rajtuk. A printelt replikák világosabbak az eredetieknél, termoplasztikus anyagot használtak hozzájuk, a Ford szakemberei viszont nem pontosították, hogy mit.

Ha tartják az ütemtervet, 2023 elején lesznek kész.

Az Alt Farm hongkongi startup növényi fehérjékből állít elő 3D nyomtatással húspótló termékeket. A gördülékeny munkához egyedi, nagyon speciális, a hús küllemét reprodukáló textúrák kivitelezésére alkalmas fúvókát fejlesztettek.

A cég nemrég még egyedibb projektbe kezdett, a világhírű Wagyu marhahúst, a japán Kobe-régió egyik legismertebb és legdrágább (kilónként több mint ezer dollárba kerülő) termékét igyekeznek „lemásolni.”

A földkerekség egyik legnevezetesebb húsáról van szó.

Az Alt Farm borsó-, szója- és algafehérjék keverékével dolgozva igyekszik elérni, hogy a nyomat úgy nézzen ki, és az íze is olyan legyen, mint a világhírű steaknek.

A nyomtatott kaja ötlete egyáltalán nem új, blogunkon több projektről számoltunk már be. Csokoládét, cukorkákat, rengeteg élelmiszert printeltek már, és természetesen a húsok sem kivételek. Sok cég alternatívát dolgoz ki, hogy a nagyüzemi állattartás káros környezeti és etikai hatásait csökkentse, és lényegében a steakek vegetáriánus, de ízvilágban az eredetihez nagyon hasonló változatát kínálják.

Magyarán, nem húst nyomtatnak, hanem lehetőséget kínálnak hústermékek pótlására, az embertelen és környezetkárosító nagyüzemi állattartás hatásainak csökkentésére. Ezek a „húsok” egytől egyig növényi fehérjéken alapulnak.

Az Alt Farm egyértelműen a textúrákra összpontosít.

„Szabadalmaztatott fúvókánkkal biokémiai enzimreakciók kivitelezhetők, amelyekkel megszilárdítjuk a nyomtatott terméket, és különféle textúrákat generálunk, például rostosakat a növényi alapú húsokhoz. Elsődlegesen ezekre fókuszálunk, de a technológia lehetőséget nyújt a nyomtatott húsok többféle, rágós, ropogós stb. textúrájának kidolgozására. Elsősorban a növényalapú húspiacot céloztuk meg, mert nagyon gyorsan növekszik, mérete és a sok szakterületi innováció egyértelműen támogatja a mi növekedésünket is” – magyarázza Kenny Fung vezérigazgató.

A nyomtatás rétegről rétegre történik, és ez alól a Waygu marhahús sem jelent kivételt. A borsó-, szója- és algafehérjékhez növényi zsiradékokat, shea-t, kókusz- és kakaóvajt is adnak.

A keverékből négy óra alatt készül el a steak, amellyel főként a kínai és az ausztrál piacot tervezik meghódítani. Az első prototípus 2023-ban kerülhet kereskedelmi forgalomba.

A 3D nyomtatás bizonyítottan komoly hatással van az egészségügyre, emberre, állatra. Olyannyira, hogy egyes esetekben életeket menthet, mint történt a tampai (Florida) állatkert indiai szarvcsőrű madarával. A Formlabs BioMed fehér műgyantájából csőrprotézist nyomtatva, az állatot halálos ráktól mentették meg.

A gondozók először horzsolást láttak a huszonöt éves madár páncélszerű búbján, a csőr felső részén. Az állatorvosok az egyik rákfajtára, a ménynyakrák leggyakoribb változatára, az embereknél is sűrűn előforduló laphámsejtes karcinómára gyakoroltak.

Az állat veszélyeztetett fajhoz tartozik, és a fajra jellemző, hogy jobban ki van téve ennek a rákos megbetegedésnek. A diagnózis majdnem minden esetben fatális, kicsi a túlélési esély.

Az állatorvosok elég hamar arra a következtetésre jutottak, hogy a csőr beteg részét teljes egészében el kell távolítani. Ha viszont eltávolítják, zavarokat okozó hatalmas lyuk marad a helyén.

Az állatorvosok a Dél-floridai Egyetem Radiológiai Tanszékének 3D Klinikai Alkalmazások csoportjához fordultak. Ők korábban nyomtattak már gyógyító humán protéziseket, és meggyőződésük volt, hogy a technológia a túlsúlyos állatra ugyanolyan pozitív hatással lesz.

A projektben kórházi orvosok, állatorvosok és biomedikális mérnökök dolgoztak ki közösen komplex tervet a madár megmentésére. A radiológusok CT szkeneket készítettek, hogy a protézis tökéletesen passzoljon, mellette az állatorvost hatékonyan segítő csőrmodellt is nyomtattak, amelyen a szakember gyakorolhatott a sebészi beavatkozás előtt.

A sebész ezt követően távolította el a rákos részt, majd a nyomtatott protézist illesztették a megfelelő helyre. A 3DP optimális használata miatt már korábban felvették a kapcsolatot a Formlabs-szal (amelynek termékeit a FreeDee forgalmazza Magyarországon), ők javasolták az állat csontozatával kompatibilis, az összes szigorú egészségügyi előírásnak megfelelő, speciális – akkor hivatalosan még nem is forgalmazott – anyagot.

A sikeres műtét és implantáció után a madár meggyógyult, és most úgy tűnik, hogy a protézist sem érzi természetellenesnek. Ez a beavatkozás kategóriájában az Egyesült Államokban az első, a világon pedig a második volt, és szépen szemlélteti, hogy a 3D nyomtatás hogyan képes javítani az életminőséget.