FREEDEE BLOG

A MakerBot összeállt a kaliforniai nonprofit Steam Alapítvánnyal, hogy az Egyesült Államokban minél több diák ismerje meg a 3D nyomtatást.

Az alapítvány neve a STEM művészetekkel kiegészített változatára, a STEAM-re, azaz a tudomány, technológia, mérnöki diszciplínák és a matematika oktatására utal. A 3DP tanítását a kindergartenektől a középiskolák utolsó osztályáig, minden nebuló-korcsoportra igyekeznek kiterjeszteni.

A diákok által vezetett alapítvány ingyenesen látogatható workshopokat szervez, 3D nyomtatás mellett robotika, grafika és kódolás szerepel a kínálatukban. Programokat is dolgoznak ki, amelyekkel a 3DP-t igyekeznek bevezetni az iskolai tantervekbe.

Aadhav Prabu és Akshar Raikanti, a két vezető évek óta oktatja a technológiát. Középiskolás koruk óta foglalkoznak vele, és máig komoly inspirációt jelent számukra, hogy akkori diáktársaikat nagyon érdekelte a 3D nyomtatás. Amikor egy klubot üzemeltettek, mindkettőjüket meglepte, hogy a tanulókat mennyire lekötötte a Replicator+.

Sokuk akkor látott először 3D printert, és innen jött az alapítvány ötlete, hogy minél több diák ismerje meg, használja, szeresse a technológiát.

„Örülünk, hogy együtt dolgozhatunk a 3DP oktatása iránt hozzánk hasonlóan elkötelezett MakerBottal” – nyilatkozta Prabu.

A MakerBot printerek és anyagok adományozásával támogatja az alapítvány munkáját, programjait.

A STEAM-oktatás komoly eredményeket ért el, egyre több diákhoz juttatja el a csúcstechnológiákat az utóbbi időben, ami olyan „küldetéstudatos” személyeknek köszönhető, mint az alapítvány két vezetője.

Tavaly ősszel 3DP tábort is szerveztek, és virtuális platformot biztosítottak az ország bármely részén élő érdeklődő tanulóknak. Kapcsolatba léptek egymással, együttműködések alakultak ki, közös projekteket dolgoztak ki, tapasztalataikat megosztották egymás között.

Az alapítvánnyal együttműködő MakerBot termékeit a FreeDee Printing Solutions forgalmazza Magyarországon.

Az additív gyártás fejlődésével teljesen egyértelművé vált, hogy az automatizáció és az intelligens megoldások kulcsszerepet játszanak a technológia jelenében és jövőjében. Ezek a megoldások egyértelműen javítanak a 3D nyomtatás lehetőségein, nagyobb konzisztenciát, méretezhetőséget és hatékonyságot biztosítanak.

Tuan TranPham, az Azul 3D egyik vezetője szerint az automatizáció és az intelligens technológiák az AM szélesebb körű elterjedésének meghatározó hajtóerői.

„Egyre több 3D nyomtatónak lesz szeme (gépi látás, helyszíni monitoring) és agya (gépi tanulás). Az elképesztő mértékben automatizált utófeldolgozó felszerelések a legizgalmasabb új lehetőségeket hozzák ki a technológiából” – nyilatkozta.

Az utófeldolgozás automatizálása egyértelműen az egyik legfontosabb trend. Minél több cég nyomtat közepes és nagymennyiségben, annál jobban nő az igény a skálázható utófeldolgozás és a teljesüzemes automatizációs megoldások iránt. A fejlett gépi tanulás és a vizuális technikák (gépi látás) a mostaninál konzisztensebb gyártáshoz vezetnek.

Az exponenciálisan növekvő „kiegészítő” technológiák, mint például a végtelenbe tartó számítási kapacitások, a mindenhol jelenlévő érzékelők és az egyre gazdaságosabb robotok szintén újradefiniálják a 3D nyomtatás lehetőségeit.

Ezek a technikai lehetőségek és a körkörös gazdasági közeg együttes hatására a termékek életciklusa is pozitív irányban változk.

A Materialise szerint az intelligens adatok, mint digitális gyártómegoldások, hihetetlenül fontossá váltak az additív gyártás fejlődésében. Az egyesített digitális gyártókörnyezetek nagyobb hatékonyságot, ismételhetőséget, skálázást és kontrollt garantálnak, viszont közös erőforrások és nyelv kell hozzá – és ez az adat. Az adat szerepe folyamatosan értékelődik fel, most még nem is látjuk át teljesen, hogy milyen mértékben befolyásolhatja (többféleképpen, minőségileg és mennyiségileg is) az AM jövőjét.

Az iparági együttműködések jelentős mértékben formálják az additív gyártás jelenét és közeljövőjét. Egyértelművé vált, hogy mindenféle, nemcsak ágazatokon belüli, hanem az ágazatok közötti közös munkák a terület iparrá válásának kulcstényezői.

„Erősebb együttműködést szeretnék látni az értéklánc kulcsszereplői között. Az anyagoktól a szoftverekig, különféle lehetőségeket összekapcsoló több érdekes ipari konzorciumot látunk. A tényleges lehetőségek viszont akkor valósulnak meg, ha ezek a konzorciumok valóban együtt dolgoznak, és a jövő gyárát építő pilotokra összpontosítanak” – nyilatkozta Joerg Bromberger, a piackutató McKinsey & Company-től.

Tovább bővülnek a nyílt innovációt és együttműködést promótáló ökoszisztémák, amellyel felgyorsul a technológia eredményeinek elfogadása, a tehetségek és a földrajzi sokszínűség jobban érvényesülnek, a munkahely definíciója pedig egyre hibridebb lesz.

Folytatódik az additív gyártás és a hagyományos gyártófolyamatok integrálódása, az on-demand (kívánság szerinti) ökoszisztémákon belül még meghatározóbb lesz a mozgékonyság, és a fejlődés természetes velejárója, hogy az AM olyan technikákkal fuzionál, mint a fröccsöntés, vagy a CNC-alapú fémgyártás.

Az additív technológiák más gyártószektorokba is beintegrálódnak. Ez a trend leginkább a szerszámkészítésben és a robotikában figyelhető meg. Rugalmasabbá válnak a szerszámkészítés munkafolyamatai, a robotikában pedig még gyorsabb az AM elfogadása.

Több robotfejlesztő a jobb szerszámkészítési lehetőségek miatt használja a 3D nyomtatást, a tervek egyedire alakításával, „személyre szabásukkal” pedig a robotikai alkalmazások egyértelmű piaci növekedést mutatnak.

Összességében nemcsak az additív gyártóiparon belüli együttműködések kulcsfontosságúak a technológia fejlődéséhez, hanem az is, hogy az AM-et más gyártóiparok is előszeretettel használják.

Az ellátói, beszállítói láncok és a logisztika volt az utóbbi idők 3D nyomtatótechnológiájának egyik legtöbbet vitatott témája, és ez a közeljövőben is így lesz.

A Covid-19 mellett más tényezők, például a klímakatasztrófa és a Szuezi csatorna forgalmának, gördülékeny működésének akadozása szintén problémákat okozott a globális ellátói láncban. Egyértelművé vált, hogy ezeket a hálózatokat újra kell gondolni, meg kell erősíteni.

Nem véletlen, hogy a digitálisan irányított, vezérelt gyártótechnológia, az additív gyártás kapcsán nagyon gyakran merül fel az ellátói láncok kérdése. A 3D nyomtatásban bőven benne van ugyanis az elosztott, lokalizált gyártás lehetősége, és a szakadásokkal jócskán nyílt alkalom mindezek letesztelésére, és nem meglepő módon, működtek is.

Ez a trend nemcsak folytatódik, hanem fel is gyorsul, az évek múlásával egyre jelentősebbé válik.

Az elmúlt két évben az egész világ megtanulta, hogy mennyire fontos a nemzetközi függőségek csökkentése, valamint az ellátói lánc ellenállóképességének növelése. Az Európai Bizottság el is döntötte, hogy a függőségeket/sérülékenységeket feltérképezi, és a nagyobb rugalmasságot és mozgékonyságot garantáló technológiákba fektet, illetve promótálja a helyszíni termelést erősítő üzleti modelleket. A bizottság az additív gyártást ezek közé sorolja, úgyhogy több támogató, a piacot még jobban felpörgető szabályozásra számíthatunk.

A kiszervezett 3DP tevékenységeket így visszavihetik az eredeti helyszínekre, például az Egyesült Államokba, amellyel új munkahelyeket teremtenek ott, és a munka kevésbé kiszolgáltatott a globális gazdasági tendenciáknak.

Az ellátói láncokat minden 3DP-szakember kritikus fontosságúnak tartja, és a Covid-19 folyamatos jelenlétével az additív gyártásról kiderült, hogy az egyik legsokoldalúbb, legjobban alkalmazkodó, nem egyszer mentőövként szolgáló, a láncok akadozását kompenzáló technológia.

Az ellátói láncokat egyértelműen digitalizálni és lokalizálni kell, márpedig a gyorsaságot, eredményességet és fenntarthatóságot biztosító 3DP nélkül egyik sem megy.

Holdbéli építészeti projektektől rakéták nyomtatott alkatrészeiig, egyre nagyobb az érdeklődés a 3D nyomtatás űrbeli alkalmazásai, additív gyártás és világűr közös nevezőre hozása iránt.

Nem véletlenül. Az űrvállalatok számára a technológia ugyanis a lehetőségek új világát jelenti. A NASA és az Európai Űrügynökség, az ESA is új projekteket indított – az ESA partnere a fotopolimerizáción alapuló 3DP megoldásokkal foglalkozó osztrák Incus, a Lockheed Martin és a Makerbot pedig a NASA holdjáróján dolgozott.

Egyre több ilyen projektre számíthatunk. Legutóbb az ausztrál műholdgyártó Fleet Space jelentette be teljes egészében nyomtatott műholdak fejlesztését. Az Alpha nevű, úgynevezett műhold-konstelláció a Centauri konstelláció mellett lesz majd. Bő egy éve foglalkoznak a világon elsőként teljesen nyomtatott műholdakkal.

A vállalat vezetősége nagyon komoly előrelépésnek tartja a projektet, ami egyértelmű szándéknyilatkozat: az űrtechnológia világelsői közé akarnak tartozni, és mindent megtesznek azért is, hogy Ausztrália űrnagyhatalommá váljon, támogatják a kontinensország ezirányú törekvéseit.

A műholdaknak akár hatvannégy fémantennájuk is lehet. A Centauri sorozat és az Alpha közötti nagy különbség, hogy az előbbiek esetében csak négy antennáról van szó. Hatvannégy antennával a felhasználók IoT (dolgok internete) adatai is jobban felhasználhatók, több a terminál.

Magáról az Alpha termékek nyomtatásáról a cég nem árult el sokat. Az viszont tény, hogy az additív gyártás tette lehetővé az összekapcsoltság felturbózását, ami az egész űripar számára új lehetőségeket hoz el.

Szakmabeliek szerint az Alpha műholdak egyértelműen fundamentális változásokat jelentenek. A Fleet Space erre a meglátásra alapozza merész ambícióit.

A leginkább megfizethető bútorairól és designtermékeiről ismert IKEA jó ideje „flörtöl” a 3D nyomtatással. Eddig viszont inkább csak prototípusokról és kísérleti projektekről szólt a románc.

Olaf Szukalowicz vezetésével a nagyvállalat nemrég mutatta be FLAMTRAD nevű, első kívánság szerinti (on-demand), nyomtatott dekorációs elemeit, amelyek egyelőre csak Németországban szerezhetők be, az IKEA Germany honlapján keresztül.

Az SLS (szelektív lézeres szinterezés) technológiával készült dekorációs, de egyben praktikus termékekhez a DyeMansion megoldást használtak.

A Deko Accessories lineup részét képező kollekcióhoz, a FLAMTRAD brand „égisze alatt”, több nyomtatott darab tartozik: két különböző rácshálós fejszoborról, valamint kézszobrokról van szó. Mindkettő feketében és fehérben is beszerezhető.

Mindegyik terméket úgy jellemzik, hogy a 3DP technológia új szintet lépett velük, és garantáltan tetszetősek a szemnek. Egyébként már önmagukban is tetszetős darabok, de a széria más darabjaival kombinálva szintén mutatósak.

Fontos még, hogy az árak önmagukban is elég kompetitívek ahhoz, hogy a dekoratív darabok az on-demand 3DP új szintjét képviseljék a piacon – kezdőáruk 29,99 euró, de a legdrágább is csak 49,99.

Az IKEA más 3DP projektben szintén érintett, „csináld magad” (DIY) kiegészítőket készítenek azért, hogy meglévő termékek speciális szükségletekben szenvedők számára is hozzáférhetők legyenek. A ThisAbles projektet az IKEA Izrael indította azzal a céllal, hogy a vállalat ikonikus otthoni bútorait mozgássérültek is tudják használni. A terméksorozatokban fogantyúk, kapcsolók, üveg lökhárítók, cipzárak, függönykiegészítők tartoznak. Mindegyik letölthető és vagy otthon, vagy egy szolgáltatáson keresztül könnysen kinyomtatható fájl.

A cég 3DP múltjához tartozik még, hogy korábban az IKEA közvetítésével a UNIQ és a svéd Area Akadémia játékközösségeknek is nyomtattak ergonomikus termékeket.

Az indiai Primaeam Solutions a kicsit hosszú Additív gyártás felhasználói élmény-, innovációs és inkubációs egészségügyi központ néven 3D nyomtatólétesítményt nyitott a dél-indiai Chennaiban (az egykori Madraszban).

A közel ezer négyzetméteres központ kb. 2,5 millió amerikai dollárba került. A vállalat az additív gyártásra összpontosító vezető szolgáltatóiroda a szubkontinensen, és az új létesítménnyel ez a pozíció nyilván csak erősödni fog. Többféle technológiával foglalkoznak: elektronnyalábos olvasztással (EBM), szelektív lézeres olvasztással (SLM), FDM-mel, sztereolitográfiával, Multi Jet Fusion-nel (MLF) stb.

A központban szoftverekhez is biztosítanak hozzáférést, a cég additív gyártási technológiái pedig abszolút világszínvonalat képviselnek, úgyhogy csúcsminőségű nyomatokra számíthatunk.

A nyitóceremónián több helyi technológiai és politikai nagyság részt vett, és hangsúlyozták, hogy büszkék az SLM-mel és a Materialise-szal való együttműködésre. A Primaem és a hozzá hasonló vállalatok megmutatják a Tamil Nadu állam technikáiban rejlő potenciált. A precíziós gyártásban, a légjármű és a védelmi megoldásokban a világpiac vezető szereplőinek fogják bemutatni, hogy mire képesek.

A Materialise szerint a központ a maga nemében az első ilyen létesítmény Indiában. Az együttműködésből az egészségügyi szektor is sokat fog profitálni – startupok, kórházak, felsőoktatási intézmények egyaránt. Ők is hangsúlyozzák, hogy a központtal jócskán lerövidül a fejlesztési ciklus, és nőnek az innovációs lehetőségek.

A Materialise Medical India vezetősége kiemelte, hogy a létesítmény az orvosi 3DP területén az első inkubációs ház a szubkontinensen – ezt a részét teljes egészében a belga nagyvállalat menedzseli, saját szoftvereiket is rendelkezésre bocsájtják.

A német SLM Solutions-szal való partnerség fordulópontot jelenthet az indiai légjárműipar és a mérnöki diszciplínák történetében.

Az additív és a szubtraktív gyártás ugyan sokszor ellentétes folyamatoknak tűnnek, a valóságban azonban, a technológiák fejlődésével, egyre gyakrabban kiegészítik egymást, és egyértelművé válnak a kettő közös nevezőre hozásának, a hibrid gyártásnak az előnyei.

Az ipar számára fontos technológiai előrelépést jelentő hibrid rendszerek szimultán használnak additív és szubtraktív technikákat. Ezek a rendszerek kihasználják mindkét módszer előnyeit.

A szintézis nem új koncepció. Fémnyomatok utófeldolgozásához jó ideje használnak CNC-eljárásokat. Mechanikai szempontból precízebbek lesznek, és a felületek is kimunkáltabbak.

A hibrid gyártás azonban nem erről, hanem a két technika ugyanazon rendszeren belüli alkalmazásáról szól, amelyekben az additív megoldások közismerten komplex geometriája a szubtraktív eljárások hihetetlen precizitásával egészül ki.

Az alkalmazások széleskörűek, fémrészek kisszériás gyártásától megrongálódott, hibás darabok megjavításáig sokfajta tevékenységre kiterjednek.

A közvetlen energialerakás (Directed energy deposition, DED) jól használható hibrid technológiákhoz. Az anyagot lézerrel vagy elektronnyalábbal egy fúvókán keresztül egyesítik, majd úgy dolgozzák meg, hogy jobbak legyenek a nyomat mechanikai tulajdonságai, szebb a felülete. De a komplexitást növelendő, még a megmunkált felületekhez is hozzáadhatók anyagok.

A hibrid DED másik előnye, hogy öttengelyes nyomtatókkal is működik, nagy nyomatok készítésére és mechanikus részek javítására szintén ajánlott. Ez azon a tényen alapul, hogy fémpor-fúzióval jobban megmunkálható nyomatok hozhatók létre.

A hibrid megoldásokat használó eddigi projektek sikeresnek bizonyultak, együtt is működik a DED és a CNC.

Ha a nyomtatandó 3D fájlt optimalizáltuk, figyelmünk fókuszpontjába a nyomtatási folyamat, az anyag és a komponensek minősége kerül. Ma már egyre több gyártó integrál kamerákat és más érzékelőket printerrendszereikbe, amelyek aztán annak rendje és módja szerint le is követik a nyomtatási szakaszokat, a nyomatot, és ha szükséges figyelmeztető jelet adnak ki, vagy megállítják az egész folyamatot.

Nagyon fontos, hogy tudjuk: a nyomat minőségét miként definiáljuk, mert máskülönben nem tudjuk meghatározni az elvárt mérési értékeket. Szintén fontos, hogy a gép milyen paraméterek mellett hajtsa végre a különböző lépéseket.

Manapság egyes algoritmusok már képesek önállóan meghatározni ezeket a paramétereket és így hozzájárulnak a modell tovább-fejlesztéséhez. Mindezt a korábban összegyűjtött adatok alapján teszik.

Az EOS összeállt a svájci NNAISENSE szoftverszolgáltatóval, hogy létrehozzák a DMLS folyamat „digitális ikertestvérét:” Ennél a nyomtatási eljárásnál minden egyes printelt rétegről készül hőtérkép, amelyet összehasonlítanak a mesterséges intelligencia által előrejelzett képpel.

Ez teszi lehetővé az anomáliák azonnali észrevételét, és ha kell, a nyomtatás leállítását, amellyel spórolunk az anyagon, valamint csökkentjük a gyártási költségeket.

A NNAISENSE által fejlesztett modell önfelügyelet melletti mélytanulással (deep learning) működik. A Siemens szakértői szerint az additív gyártás során a mesterséges intelligenciával, gépi tanulással kivitelezett minőségbiztosítással jelentősen csökken a prototípus és a végtermék elkészítése közti idő, amellyel hatékonyabbá válik a nagyvolumenű gyártás.

A Siemens nagyra értékeli az EOS által a rendszerbe integrált kamerát, kiválóan monitorozhatók vele a rétegek, és így valósidőben azonosítható, hogy honnan hiányzik valamennyi por, vagy hol van belőle túl sok. A minőséget numerikus értékek formájában rögzítik, majd automatikusan ki is értékelik. Ha a pontszám elér egy bizonyos határértéket, súlyos probléma merülhet fel. Mivel így csak a kritikus rétegeket kell szakértőnek átvizsgálnia, a módszerrel optimalizálják a nyomatok optikai felülvizsgálatát.

Az additív gyártás további fejlődése szempontjából, a digitalizáció és az automatizáció sok vállalat számára kulcsfontosságú. Egyre többen támaszkodnak felhőszámítás-alapú megoldásokra és integrálnak különféle algoritmusokat munkafolyamataikba. A technológiában rejlő potenciált akarják maximálisan kiaknázni velük.

A 3D nyomtatás természetesen maga is digitális folyamat, az ipar 4.0 szerves része, és egyben mindenki vállalkozásnak fontos opció a mesterséges intelligencia, és főként a gépi tanulás térnyerésének korában. MI és gépi tanulás (ami az MI része) egyaránt optimalizálják a 3DP-t. Az MI viszonylag rövid idő alatt irdatlan adatmennyiségeket tud feldolgozni – például ezért válhatott annyira fontossá döntéshozók számára.

Digitális gyártófolyamatként, a 3D nyomtatás sokat profitál a gépi tanulás adta lehetőségekből. Mivel a rendszerek iszonyat mennyiségű adatot gyűjtenek és dolgoznak fel valósidőben, a nyomtatás állapotának és célzott állapotának elemzésére, újradefiniálására is használhatók. Ehhez persze az is kell, hogy a vállalatok tudják, mely adatok relevánsak egyáltalán. A döntések eset- és folyamatfüggők.

A következő lépés a megfelelő mérőeszközök kiválasztása, integrálása az adatgyűjtéshez és feldolgozáshoz hasznos modell, algoritmus meghatározásához. Ebben a kontextusban szintén fontos, hogy megértsük: az értéklánc melletti összes lépés hatással van egymásra, ezért az elszigetelt nézőpontok kevésbé életképesek. Egy példa: a tervezés meghatározza a komponensek minőségét, ami persze visszahat magára a tervezésre is. Ez az egyik ok, hogy egyre több cég próbálkozik a mesterséges intelligencia előnyeit a leghatékonyabban kihasználó, átfogó szoftvermegoldásokkal.

Az intelligens tervezés (generatív tervezés, topológia optimalizálás stb.) és a minőségbiztosítás gépi tanulás nélkül elképzelhetetlenek – mindkettővel komoly idő- és pénzmennyiség spórolható meg. Az utómunkálatok automatizálása, folyamatos monitorozásuk, vagy a nyomatok prediktív karbantartása szintén mesterséges intelligenciával, intelligens szenzorokkal és más naprakész infokom megoldásokkal optimalizált folyamatok.