FREEDEE BLOG

Az úgynevezett közvetett additív gyártótechnológiára, sztereolitográfia-alapú fémnyomtatásra specializálódott német MetShape más fémnyomtató eljárásokkal kivitelezhetetlen pontos és részletes vírusmodellt készített. A vállalat a BRTA baszk technológiai hálózathoz tartozó CIC nanoGUNE vírusok terjedéséről és átadási mechanizmusaikról végzett kutatását támogatta a modellel.

A vírusok mindenhol jelen vannak, télen különösen könnyen megbetegszünk tőlük, ami nagymértékben az aeroszolokkal magyarázható. Ezeknek a részecskéknek a megértése nélkül nem azonosíthatók a fertőződési folyamatok, és a megelőzésre sem tudunk kidolgozni hatékony módszereket.

A nanoGUINE nanoléptékű molekuláris jelenségeket vizsgál, és sok vírusmodellel (influenza, covid stb.) dolgozik.

A 3DP szolgáltatásokat nyújtó MetShape komplex problémákkal, mikroprecíziós fémrészekkel foglalkozik, és ez a mérettartomány, valamint a precizitás tette lehetővé a 250000:1-es, azaz kb. harminc milliméter átmérőjű modell nyomtatását.

A modellt kiprintelték, eltávolították a kötőanyagokat, szinterezték, és így, mivel a felületek hibátlanok, utómunkálatok nélkül el is készült a nanoGUINE-nak szánt végleges változat.

Polimerből előállított szabványmodellekkel összehasonlítva, a fémmodell szignifikánsan jobb teljesítményre képes. Mivel kisebb, kevesebb benne a folyadék, nincsenek mesterséges cseppek, tökéletes a nedvesítés.

A nanoGUINE elégedett a munkával és a 3D nyomtatásspecialistákkal való együttműködéssel. Így jobban tudnak vízhez kapcsolódó jelenségeket tanulmányozni vírusokon, komoly előrelépést elérni az aeroszolok vizsgálatában.

Az innovatív gyártótechnológiák sokat segítenek legfőbb céljuk, a vírusos fertőzések drasztikus csökkentésének elérésében. A következőgenerációs légkondikhoz komoly eredményeket kellenek az aeroszolok terjedésének kontrollálásában – állítják a nanoGUINE kutatói.     

A kisméretű műholdak a kommunikáció mellett az űrkutatás és az űripar új korszakát is előre vetítik. A mainál is nagyobb összekapcsoltság ösztönző hatással lesz a világgazdaságra, tovább bővülnek vele a Homo sapiens lehetőségei.

A gyorsan növekvő műhold-iparnak viszont még jobb indító/kilövő-szolgáltatásokra van szüksége, amelyeknek ugyanolyan mozgékonyaknak és megfizethetőknek kell lenniük, mint amilyenek az újfajta – tehát kisebb – műholdak.

Itt jön képbe a kaliforniai Virgin Orbit rendszere, a klasszikusabb és újabb technológiákkal, köztük 3D nyomtatással létrehozott LauncherOne. A cég innovatív tevékenysége ennyivel nem merül ki, és az elismerés sem váratott sokáig magára – a céget több korábbi együttműködés után, beválasztották a NASA Kilövő-szolgáltatások Programjába.

Szerződést kötöttek, mindkét fél bizakodik a kilövések hatékonyabb időzítésében, missziókhoz kialakított műholdak fejlesztésében és persze a változatlanul versenyképes árakban.

A Virgin Orbit vezetősége nagyon elégedett, és úgy látják, hogy minden korábbinál könnyebb lesz együttműködniük az űrügynökséggel, hogy célzott, gazdasági hozzáférést nyújtsanak a világűrhöz, és közben maximálisan növeljék a kis műholdmissziók tudományos eredményeit.

A vállalat már tizenhárom műholdat lőtt fel a NASA-nak, a mostani (300 millió dolláros) szerződés pedig öt évre szól, a megvalósítást a floridai Kennedy Űrközpontból irányítják.

A Virgin Orbit eddig huszonhat műholdat telepített sikeresen, az elmúlt tizenkét hónapban három eredményes kilövést végeztek. Rendszerükkel még zord időjárási viszonyok mellett is útjukra indulnak a műholdak. A repülési sebességet most növelik, és ügyelnek, hogy a nemzetbiztonsági követelményeknek, valamint a nemzetközi közösség elvárásainak egyaránt megfeleljenek.

A Minnesota Egyetem kutatócsoportja, először a világon, flexibilis OLED-es (organikus fénykibocsátó dióda) kijelzőket nyomtatott. Méretük 3,8x3,8 centi, és 64 pixelesek.

A projekt azért különösen érdekes, mert a rugalmas kijelző azt jelenti, hogy hajtogatható okostelefonokhoz vagy televízió-képernyőkhöz használhatók, ráadásul megfizethető áron.

Előállításukhoz kétféle additív gyártótechnikát és speciálisan erre a célra kialakított nyomtatót használtak.

Az OLED-ek az anorganikus kristály-félvezetőkből álló LCD-kkel ellentétben organikus anyagokon alapulnak. Több ígéretes tulajdonsággal rendelkeznek: hatékonyabb az energiakezelésük, nincs szükség háttérvilágításra, magas a kontraszt, mechanikai szempontból flexibilisek, szélesebb látószögből nézhetjük a sugárzott tartalmakat, kevésbé törékenyek.

Csakhogy ezeknek a diódáknak a nyomtatása eddig komoly kihívást jelentett mindeddig. A kijelző-technológia az elektromosság fénnyé alakításán alapul, amihez egy réteg organikus anyagot használnak. Ezt a réteget nagyon nehéz előállítani.

Azért nehéz, mert teljes egyformaságra van szükség, amit bonyolult 3D nyomtatással elérni. Ezen kívül a 3DP-vel készült polimer-fém kötések is instabilabbak.

A kutatók két 3DP folyamattal hozták létre a kijelző hat rétegét. Extrudáló géppel elkészítették az elektródákat, a szigetelést, a kapcsolásokat és a tokozásokat. Utána ugyanezzel a printerrel, spray-szerű fúvással rétegeket alakítottak ki.

A rétegeket funkciójuknak megfelelve, többféle anyagból nyomtatták. Jól sikerültek, és a végén az egész eszközt extrudált szilikon-formába öntött polimer-öntvénnyel tokosították.  

A konyhaművészet mindig kreatív és eredeti volt, és folyamatosan újra feltalálja önmagát, hogy kielégítse az éhes torkokat, vagy egyszerűen csak gasztronómiai örömet szerezzen. Ezért talál ki sok chef és műkedvelő szakács szokatlan, olyan anyagokon alapuló recepteket, amelyeket nem nagyon tudunk elképzelni kajaként.

Egy szingapúri kutatócsoport is ezt az utat járja. A 3D nyomtatást és az okarát kapcsolnák össze, hogy aztán innovatív szakácsok egyedi fogásokat készítsenek a nem hétköznapi alapanyagból.

Nem ők az egyetlenek, akik a 3DP-t és az élelmiszerkészítést, élelmiszerek a konyhai stb. hulladékból való előállítását és a 3D nyomtatást közös nevezőre igyekeznek hozni.

Az általában fehér vagy sárgás színű, tápanyagokban gazdag okara szójapép vagy tofu-maradék, a szója oldhatatlan részeiből álló cellulóz, a szójatej és a tofu előállításakor, a pürésített szójabab kiszűrése után. Önmagában nincs különösebb íze, de általában növényi alapú húsalternatívákhoz használják.

És most már nyomtatni is fogják.

A kutatócsoport tanulmányban foglalta össze az eddigi eredményeket. Az okara részecskéket és a koncentrátum megfelelő méretét vizsgálták, hogy ne kelljen adalékanyaggal kiegészíteni 3D nyomtatás közben.

Sok gyártó pedig ilyen anyagokat, például szentjánoskenyér-lisztet, glicerint, xantángumit stb. adna a kajához, hogy a termék szerkezetét és alakíthatóságát befolyásoló reológiai tulajdonságait megváltoztassák. (A reológia az anyagok folyási tulajdonságaival foglalkozó tudomány.)

Az okara különféle textúráit elemezve, az optimális tintához megállapították a változókat, amelyekkel kivitelezhető az adalékanyagok nélküli printelés.

Egyelőre nem lehet tudni, mi lesz a technológiával, milyen mértékben befolyásolja a közeljövő gasztronómiáját, a kezdeményezés mindenesetre érdekes és szokatlan, és persze újabb jele, hogy a 3D nyomtatás ezen a területen is fontos szerepet játszhat.

A Valentino Gareri építészstúdió intelligens és fenntartható faluról dolgozott ki izgalmas koncepciót. Az ecuadori Pedernalesben, panorámikus beachek között, idillikus környezetben idén már el is kezdődnek az építkezések.

Az elképzelések öt pilléren alapulnak: modularitás, összekapcsolhatóság, funkcionalitás, fenntarthatóság és a csúcstechnológiához való folyamatos hozzáférés.

A Kakaó Ökofalu technológiák metszés- és csomópontja, innovációs és a bolygó biológiai rendszerét tiszteletben tartó együttműködési tér lesz. Természetes helyi erőforrásokból, például kakaóbabból hozzák létre, az infrastruktúra egyes részeit abból nyomtatják.

A körkörös gazdaság által inspirált  Ökofalu a MUZE Cacao csokoládégyártó és az Avanti szervezet megrendelésére készül.

A stúdiót alapító Valentino Gareri elmondta, hogy olyan mértékben hatott rájuk a körkörös gazdaság, hogy az egész projekt filozófiája azon alapul. A csokoládégyártás közben generálódó kakaóhulladékot 3D nyomtatással újrahasznosítják.

„A hulladék nemcsak erőforrássá, hanem építészetté válik. A nem túl távoli jövőben képesek leszünk teljes egészében természetes anyagokból épületeket alkotni, életciklusuk végén újrahasznosítjuk őket, új épületeket hozunk létre belőlük, vagy visszaadjuk őket a természetnek” – nyilatkozta Gareri.

A gyümölcs héját bioműanyaggá alakítják, a printer azt extrudálja. Egyelőre még nem tudni pontosan, hogy mit fog nyomtatni, de a gyártóeljárás abszolút megfelel a fenntarthatósági elvárásoknak.

A cég nem áll meg az additív gyártásnál. A tetőkre esővíz-gyűjtőrendszert, helyi anyagokat, például fát és bambuszt használó szellőzési eljárást képzelnek el.

A faluban lesz kakaófeldolgozó telep, oktatási és kutatóközpont, csokoládégyár, de ugyanakkor arra is ügyelnek, hogy emberek fognak ott élni és együtt dolgozni. A koncepció teljesen moduláris, más környezetekre is tökéletesen adaptálható, sőt, a célok egyike, hogy máshol is újraalkossák, és létrehozzák a fenntartható falvak hálózatát.

A cég szerint Kakaó Ökofalu lesz a körkörös gazdaság Szilícium-völgye, az AgTech, a FinTech és a FoodTech tesztterepe, ahol startupok, nagyvállalatok és kutatók dolgoznak majd együtt.

A teherszállító hajók nagy és bonyolult motorjai komoly kihívást jelentenek a környezetileg fenntarthatóbb működésért küszködő iparágnak. Optimalizálni kell ezeknek a motoroknak az alkatrészeit, például a tömegük csökkentésével csökkenthető az üzemanyag-fogyasztás is.

Az additív gyártás segíthet a problémák kezelésében – állapította meg Thomas Dahmen, a koppenhágai Dán Műszaki Egyetem kutatója, a hajóiparnak is dieselmotorokat gyártó német MAN Energy Solutions vállalattal közösen végzett kutatási anyagban. Azt vizsgálták, hogy milyen hatása lenne egy printelt fecskendező fúvókának.

A tengeri szállítás a világkereskedelem nyolcvan, a kereskedelmi érték hetven százalékát jelentő, soktrillió dolláros, viszont komoly környezeti kérdéseket felvető iparág. A teherhajók növelik a lég- és a vízszennyezést, és más károkat is okoznak, az EU-s üvegházhatású gázok szállítás útján történő kibocsátásának 13,4 százalékáért felelnek, és ez nagyon magas szám, az iparágnak változtatnia kell.

Dahmen és társai azért összpontosítottak a fúvókára, mert az juttatja a motorokba a tisztább égés miatt levegővel kevert üzemanyagot. Részben a motor élettartama, tartóssága is a fúvókától függ, azaz a fenntarthatóság szempontjából is nagyon fontos alkatrészről van szó.

A kutatók jó ideje tisztában voltak azzal, hogy nyomtatott fémalkatrészekkel korábban elképzelhetetlen lehetőségek nyílnak meg. Egyértelműnek tűnt a lehetőségek átfogó tanulmányozása. Speciális mátrixszal vizsgálták a 3D nyomtatást, hogy mennyi pluszt ad az egészhez, majd moduláris csomagot dolgoztak ki a nyomtatott fúvókához, hogy hogyan kell megtervezni.

Az additív gyártáshoz kialakított design, a fúvóka meghajlítása eredményeként jobb lett az üzemanyag cirkulációja, és ezzel az égés. Az új terv miatt csökken a nitrogénoxid kibocsátás is. Mindezek bizonyításához viszont még több tesztet kell elvégezniük. Az eddigiek eredményei mindenesetre bizakodásra adnak okot.

Dahmen a különböző nyomtatóeljárásokat is tanulmányozta, és arra a következtetésre jutott, hogy a fúvóka előállításához a binder jetting a legalkalmasabb technológia.

A legmagasabb szintű nukleáris biztonsággal és atomenergiával foglalkozó amerikai USNC (Ultra Safe Nuclear Corporation) együttműködési szerződést kötött az Egyesült Államok Oak Ridge Nemzeti Laboratóriumával (ORNL). A laboratórium új additív gyártóeljárását fogják használni atomerőművek egyes komponenseihez, tervezésükhöz.

A binder jetting fémnyomtató eljárás és a tűzálló anyagok alkalmazása a kulcs. Ezek az anyagok az extrém hőmérsékletnek is remekül ellenállnak, nem romlanak, nem kopnak, gyorsan és olcsón dolgozhatók ki belőlük bonyolult formák.

Az USNC termikus és elektromos reaktort fejlesztett, amelyet Mikromoduláris Reaktornak (MMR) neveztek el. Az USA-nak és Kanadának még jóvá kell hagynia, de ha minden a tervek szerint megy, ez lesz a világon az első, a nukleáris fúzió elve alapján működő erőmű.

A fejlesztéseket felgyorsítandó, az USNC az additív gyártást, elsősorban a labor által kínált technológiákat használja. A nukleáris iparban nem ők az elsők, akik élnek a 3D nyomtatás adta lehetőségekkel, és ebben az ORNL is fontos szerepet tölt be.

A maiaknál hatékonyabb energiarendszerekkel foglalkozó programjuk (Transformational Challenge Reactor Demonstration, TCR) erről szól, és a 3D nyomtatás is központi helyen van benne.

Az USNC elmondta: a reaktor egyik alkatrészéhez szilíciumkarbidot használtak. Ez a kerámia a hővel és a sugárzással szembeni ellenállásáról ismert, klasszikus megdolgozása viszont túl bonyolult és drága, pláne, ha komplex geometriákban gondolkozunk. Binder jetting technikával és egyes gázok szivárogtatásával viszont megoldhatók a problémák, ráadásul a labor által kidolgozott 3DP technikák kompatibilisek az erősen tűzálló anyagokkal.

Kurt Terrani, az USNC vezetője szerint ez az additív gyártás „Szent Grálja” – gyorsabban gondolkodunk, korábban nehezen kivitelezhető vagy megvalósíthatatlan geometriákat tudunk létrehozni vele. Azt viszont nem tudjuk, hogy milyen komponensekről van szó.

A cég az Oak Ridge közelében lévő ipari parkban tervez egy új, első körben pilotprojektként működő üzemanyaggyártó létesítményt üzemeltetni, és a közelség miatt, a partnerek között nyilvánvalóan a jövőben is lesznek komoly 3DP-alapú együttműködések.  

Több mint egy év kutatómunka után, a Hongkongi Műszaki Egyetem egyik csoportja nyomtatható vírusellenes anyagot fejlesztett. Elmondásuk alapján az új anyag hatékony a Covid-19 ellen, ráadásul teljesen mindegy, melyik mutációjáról van szó. Más baktériumok ellen szintén eredményes.

A projekt nagyon izgalmasan hangzik, kategóriájában viszont nem ez az első. 2021 februárjában az Additive Manufacturing Functional Materials (AMFM) csoport szintén bemutatott egy nyomtatható antivírus anyagot, csakhogy míg az fémből, a hongkongi felsőoktatási intézményé műgyantából készült.

A projektet vezető Lo Kwan-Yu elmondta, hogy laboratóriumi tesztjeik alapján, anyagukkal két perc alatt eltüntethető a koronavírus hetven, tíz perc alatt pedig a kilencven százaléka.

„A felületen található összes vírust és baktériumot nagyjából húsz perc alatt irtja ki” – összegzett a kutató.

A kísérleti fázisban vécé-ajtókilincs-védőket és liftek Braille-gombjait nyomtattak, rajtuk tesztelték az anyag hatékonyságát. Ezeket közel egy évig használták, és a koronavírusnak vagy más baktériumoknak semmi nyomuk sincs rajtuk.

Ez a tény azt bizonyítja, hogy a hongkongi kutatók hosszútávon is működő anyagot fejlesztettek.

Tervezéskor antivírus ágenseket tettek az egyik legnépszerűbb nyomtatóanyagba, a műgyantába. Sok más anyaggal ellentétben, az ágenseket nem a felületen helyezték el, hanem beágyazták a matériába, ami azért fontos, mert tisztításnál nem veszítenek a hatékonyságukból. 3D nyomtatással többféle formájú, változatos célokra felhasználható tárgyat hoztak létre belőle.

Mivel nagymennyiségben előállítható, elsődlegesen középületekben fogják használni. A következő hónapokban több mint száz hongkongi épület (iskolák, egészségügyi intézmények stb.) kilincseire printelnek belőle védőfelületet.

A fejlesztést szabadalmaztatják. Nagy előnye még, hogy olcsó, egy Braille-írásos liftgomb előállítási költsége 2,5 dollár. Mivel a járvány még sok országban tombol, az anyag gyorsan fontossá válhat.

A regeneratív orvoslással foglalkozó lyoni Healshape startup 6,8 millió dollár befektetői támogatást kap páciensek élő sejtjein alapuló mellimplantátumok bionyomtatásához. A 2020 januárjában alapított céget a francia állam szintén támogatja.

Küldetésüknek tartják páciens-specifikus mellimplantátumok készítését emlőrák-műtéten átesett nők számára. Ezek a beültetések lényegében bármilyen formában és méretben printelhetők, és a szervezetből való kilöködés kockázata nélkül rekonstruálható a mell.

Az anyag felszívódik a szervezetben, és így a páciens a hattól kilenc hónapig tartó folyamat végeredményeként visszakapja a saját mellét. Pszichológiailag és a további gyógyulás miatt is nagyon fontos, hogy újra elfogadja magát, ismét elégedett a testével.

A WHO adatai alapján évente több mint kétmillió nőt diagnosztizálnak mellrákkal. Nőknél ez a leggyakoribb rákos megbetegedés, kb. hétszázezren hunynak el minden évben.

A rákkal diagnosztizáltak közel negyven százalékának kell sebészi eljárással részben vagy teljesen eltávolítani a beteg mellszöveteket. A mai gyógyászat mellett, túlélési esélyük több mint kilencven százalék, ami azt is jelenti, hogy egyre többen igyekeznek „rekonstruáltatni” a testrészt, valahogy helyettesíteni a kioperált szöveteket.

Sok rekonstrukciós műtétnél más személytől vagy állattól származó puha szövetből álló mesterséges beültetést alkalmaznak. Ezeknél az eljárásoknál túl sok a változó, és mindnek „jól kell teljesítenie” a sikerhez. A gyógyulást a kiszámíthatatlan immunreakció szintén hátráltathatja.

A lyoni startup, szövetszerkesztő megközelítésével, a 3D bioprinting és a páciens saját sejtjein alapuló élő sejttenyészet összekapcsolásával ezeket a problémákat igyekszik megoldani.

A technológia kiindulópontja a szervezetben felszívódó, bionyomtatással bármilyen formára kidolgozható hidrogél. A beültetés után, a páciens testében lévő sejtek zsírátvitele megkönnyíti az új részek befogadását, azok természetes mellszövetté alakulását, miközben a hidrogél fokozatosan felszívódik, természetesre cserélődik.

A technológiát a francia Molekuláris és Szupermolekuláris Kémia és Biokémia egyik kutatócsoportjával közösen dolgozták ki, miután behatóan tanulmányozták a bionyomtatás folyamatait. A klinikai tesztek a következő két évben kezdődnek.

Két kaliforniai startup, a PrinterPrezz és a Uniformity Labs együttműködési szerződésen dolgoznak. A jövőben a Uniformity technológiáját fogják használni lézeres porágy-fúzióval és binder jetting eljárással készülő orvosi műszerekhez, egészségügyi alkalmazásokhoz.

Először a labor ultraalacsony porozitású Ti64 titánporával dolgoznak a PrinterPrezz innovációs központjában. Implantálható szerkezeteket készítenek, gerincoszlop-beültetéssel kezdik. Az implantot a 3D Systems ProX DMP printereivel nyomtatják.

Az alacsony porozitású por használatával jelentősen csökken a nyomtatási idő, a nyomtatási idővel pedig a gyártási költségek szintén csökkennek. A két vállalat az FDA, az Egyesült Államok Élelmiszer- és Gyógyszer-engedélyeztetési Hivatalának a jóváhagyását igyekszik minél előbb megszerezni a termék forgalmazásához.

„Ki akarjuk használni a Uniformity Labs fémporainak minőségét, így az új termékek világszerte gyorsabban kerülnek kereskedelmi forgalomba, és a betegeknek kevesebbet kell kiadni rájuk” – jelentette ki Shri Shetty, a PrinterPrezz vezérigazgatója.

Ezek a porok általában jobb mechanikai tulajdonságokkal rendelkeznek, nagyobb mennyiségben gyárthatók, mint a piacon hasonló célra beszerezhető többi. Mivel a két startup vezetősége az utóbbi években többször közösen dolgozott, kételyük sincs az együttműködés gördülékenységéről.

Izgatottan várják az eredményeket, olcsóbb műszereket és implantátumokat, orvosi platformjaik elérhetőségének bővülését.

„Szédületes üzleti lehetőség, titánporunk tökéletes alkalmazása. Kiváló az eddigi együttműködés, és nagyon várjuk új technológiáink és innovációs platformjuk összekapcsolását. Más iparágak már használják a nyomtatóeljárásunkat, és egyértelműen növelik vele a nyomatok értékét. Az egészségügyben ugyanezt az eredményt akarjuk elérni” – nyilatkozta Adam Hopkins, a Uniformity Labs alapító-vezérigazgatója.