FREEDEE BLOG

A 3D nyomtatás egyre gyorsabban terjed, alkalmazásai folyamatosan bővülnek az olyan iparágakban, területeken, mint például a légjármű-gyártás, a honvédelem vagy az egészségügy. Ezzel párhuzamosan és törvényszerűen, a világpiac pontosan visszatükrözi az innováció sebességét.

A Verified Market Research piackutató cég a fémnyomtatás piacáról készült elemzésében merész becslésbe bocsátkozott: a globális piac 2028-ra 4458,76 dollár lesz. Jelentős változás, ha figyelembe vesszük, hogy 2020-ban „mindössze” 534,18 millióról beszélhettünk. Ráadásul ez csak egy minimalista becslés, mert a 2028-ig tartó periódusra 30,38 százalék összesített éves növekedési rátát (CAGR) prognosztizálnak.

Az anyag bemutat néhány kiemelkedő szereplőt (3D Systems, EOS, Exone, Stratasys, Voxeljet stb.), piaci mozgásokat (például akvizíciókat), gyors és megfizethető megoldásokkal kecsegtető új rendszereket.

Több szabadalmi jog lejárása, a személyre szabás térhódítása,  a 3DP megjelenése új piacokon, szintén felgyorsítják a fejlődést, amelyet értelemszerűen bizonyos tényezők hátráltatnak. Ilyen a 3D nyomtatók és a nyomtatóanyagok magas ára, fémporos termékek bonyolult, helyenként körülményes megdolgozása stb.

A beszámoló szerzői egyes szegmensekről mélyelemzést készítettek: anyagok (porok, nyomtatószálak), típusok (titán, acél, nikkel, alumínium), végfelhasználók (orvosi és fogorvosi, jármű-, légjármű-, védelmi szektor), földrajz.

Fontos észrevételük még, hogy a világpiaci változások egyik legmeghatározóbb mozgatórugója az anyagok növekvő használata több magas hőmérsékletet igénylő területen (jármű- és légjármű-ipar). Ezekben a szegmensekben nő a vállalategyesülések és az akvizíciók száma, amelyek a jelenleginél is több innovációt eredményeznek.

Hebei megyében elkészült a rurális Kína első nyomtatott háza. Nagyméretű printerekkel, „szkenről szkenre” haladva építették. Mennyezete boltíves, a külső falakat szövésmintákkal díszítették.

A ház tulajdonosa Zhao Xiujuan és a 2022-es téli olimpiai játékoknak, Peking mellett otthont adó Wujiazhuang faluban tekinthető meg. 106 négyzetméter alapterületű, három hálószobából, konyhából és fürdőszobából áll.

Az ötlet gazdája a kínai épületnyomtatás legismertebb alakja, Xu Weiguo professzor (Tsinghua Egyetem). A faluban akarta megvalósítani, az ottaniak viszont szkeptikusan viszonyultak az elképzeléshez, és még szkeptikusabban a kivitelezéshez.

Nem értették, hogyan lehet egy nagy házat nyomtatni, és kételyeik voltak, hogy egyben marad-e. Zhao viszont nem foglalkozott velük. Megkérte a professzort és csapatát, hogy 3D nyomtatótechnológiával építsék újjá a régi házát.

A helyszínen robotkarok dolgozták, helyezték el rétegről rétegre a cementet, lerakva a ház alapjait, majd a falak következtek. A tetőt külön nyomtatták, daru helyezte rjuk.

Két hét alatt elkészült a teljes ház.

Az eszközöket két-két ember kezelte, lényegében megnyomtak egy gombot, mire felépült a ház.

„Döbbenetes” – mondta egy névtelenségét megőrző helyi.

Az elmúlt években Kína a 3D épületnyomtatás élharcosává vált, de a technológiát az ottani légjármű-, autóiparban, hajógyártásban, szállításban és más területeken is alkalmazzák.

A következő szintet a falusi házak jelentik, amely a látványos és sikeres kísérlettel vált valósággá.

A technológiával nem kell az emberi munkaerőre alapozni, és a költségekkel törődni, sőt, a hagyományos házak tervei és építészeti jegyei is megmaradnak, a szabálytalanul kanyargó felületek pedig nagyon komoly látványt nyújtanak, szépséggel töltik meg a cementet.

Kína célja, hogy az additív gyártótechnológiával felpörgesse az innovációt, az intelligens építkezést integrálják az ipari láncba, és friss vért eresszen a megcsontosodott építőiparba.

A L’Oréal 2017-ben jelentette be, hogy mindegyik új termékcsomagjához használnak 3D nyomtatást. Azóta, ha lehet, még nagyobb mértékben aknázzák ki a technológiában rejlő lehetőségeket, több additívgyártás-megoldást integráltak különböző munkafolyamataikba.

A HP nemrég bővítette digitális gyártóhálózatát (DMN), azaz még több szolgáltatást nyújt ügyfeleinek, köztük a francia multinacionális vállalatnak is.

„A fogyasztócentrikus innováció és a fenntartható termékek állnak tevékenységünk központjában. A 3D elegendő vállalkozói szabadságot kínál új felhasználói élmények nyújtásához. Az együttműködésnek köszönhetően egyre mozgékonyabbak az üzemeink, és tovább szeretnénk bővíteni szolgáltatás-kínálatunkat is” – magyarázza Anne Debauge, a L’Oréal digitális átalakulásért felelős vezetője.

A jövőre nézve szintén bíztató, hogy a HP bővíteni akarja tömegtermelési lehetőségeit. Ennek egyik pillére a kereskedelmi forgalomba a tervek szerint 2022-ben kerülő Metal Jet 3DP platform.

„A 3D nyomtatással a személyre szabás, az üzleti megbízhatóság, a fenntarthatóság és a piaci diszrupció új szintjeit érhetjük el” – nyilatkozta Didier Deltort, a HP egyik vezetője.

A két cég nemrég mutatta be közös tevékenységük legújabb eredményeit, luxuskozmetikai termékeket, amelyek a HP nyomtatótechnológiája nélkül nyilván máshogy néznének ki. A prototípuskészítéstől a nagyobb léptékű gyártásig sok területen dolgoztak és dolgoznak együtt.

A L’Oréal munkája hatékonyabbá vált, a termékelőállítási költségek harminchárom, a rájuk fordított idő pedig hatvanhat százalékkal csökkent. A termékek méretezhetősége különösen fontos, amire ráadásul egyre nagyobb az igény is.

A pandémia bebizonyította, hogy a 3DP mennyire fontos az akadozva működő ellátási lánc korrigálásában. A kozmetikában ugyanez történt, a L’Oréal munkájának folyamatosságát nagy részben ez a technológia garantálja – amelyet a HP biztosít számára.

A fémnyomtatás egyik meghatározó szereplője, a német EOS bejelentette legújabb alumíniumötvözetét, az Al2139 AM-et. Az ötvözet a cég eddigi legerősebb alumíniumalapú nyomtatóanyaga, ami izgalmas alkalmazásokat vetít előre. Elsősorban autó- és a légjárműipari hasznosulásokra számíthatunk.

Az alumínium régóta fontos az additív gyártásban, sokan foglalkoznak vele, érdeklődnek iránta. Egyre több szektorban használják, de az autó- és légjármű-ipar a legfontosabbak.

Az anyag népszerűségének okai egyértelműek: könnyű, de erős, vegyileg jól kezelhető és magas az ellenállóképessége. Nem véletlen, hogy az Egyesült Államok légi erejétől kezdve a Boeingig, a Mercedes-Benzig, vagy az Airbusig, iparágakat meghatározó vállalatok élnek a nyomtatható alumínium adta lehetőségekkel.

Az EOS új ötvözetével kapcsolatban különösen érdekes, hogy speciálisan az additív gyártásban való felhasználásra fejlesztették, ráadásul a vállalat többi AM alumíniumötvözetével összehasonlítva, nemcsak a legerősebb, hanem náluk is és a piacon beszerezhető hasonló anyagoknál is jobban teljesít.

Egyik fontos tulajdonsága, hogy magas hőmérsékleten, egészen 200 fokig kiválóan kezelhető, és az erő-tömeg aránya, vagy a szakítószilárdsága is nagyon jó.

Utóbbi ennél az alumíniumötvözetnél a legmagasabb, amely sok szektor (repülés, szállítás, versenyautók, űripar stb.) számára abszolút kritikus előnynek számít.

A porformájú anyag az EOS által fémjelzett közvetlen lézeres fémszinterezéssel (DMLS), egy porágyas fúziós eljárással kompatibilis. A hőkezelés annyira kiváló, hogy az erre fordított idő 88 százaléka megspórolható, ami nem minden lézeres porágy-fúziónál egyértelmű.

Az ETH Zürich és a szingapúri Nanyang Műszaki Egyetem (NTU) kutatói nano mérettartományú fémrészek 3D nyomtatására alkalmas technikát dolgoztak ki.

Az elektrokémiai megközelítésen alapuló eljárással akár 25 nanométer átmérőjű réztárgyak is előállíthatók. Összehasonlításként: egy átlagos emberi hajszál kb. háromezerszer szélesebb.

Az új technikát elvileg több területen, például a mikroelektronikában, a szenzortechnológiában és az elemfejlesztésnél alkalmazhatják. Lényege, hogy fémionokat rakunk le negatív töltésű anyagra, hogy apró fémtárgyakat hozzon létre.

Azaz, a pozitív töltésű rézionokat negatív töltésű nyomtatási felületre tesszük egy csövecskén. A kutatók mindössze 1,6 nanométer széles fúvókát használtak, amelyen egyszerre maximum két rézion megy át. Ezt és más elektromechanikus paramétereket kihasználva, lehetővé vált a nyomtatott szerkezetek átmérőjének szabályozása. A legkisebb réztárgy mindössze 25 nanométer széles volt, és 195 atomból állt.

Az ismert poralapú 3D fémnyomtatókkal csak a mikronszintű felbontást tudjuk elérni. Ez a felbontás többezerszer kevesebb, mint a zürichi és a szingapúri kutatók réznyomatainak a felbontása.

„Az általunk használt technika mindkét világ, a fémnyomtatás és a nanoszintű pontosság összekombinálása” – magyarázza a kutatást vezető Dmitry Momotenko (ETH Zürich).

Kiderült, hogy az eljárással többféle tárgytípus készíthető: függőleges és vízszintes szerkezetek, lejtős és spirális objektumok.

Az eredmények hatékonyabb energiatároló eszközöket, mikroelektronikai termékeket, vegyipari gyártáshoz használt printelt katalizátorokat vetítenek előre. A kutatók jelenleg a mostaniaknál kompaktabb lítium-ion elemek nyomtatásával foglalkoznak. Az elektródákon nagyobbak a felületek, kisebb a köztük lévő távolság. Ezekkel a változtatásokkal fel lehet gyorsítani a töltési folyamatot.

A lyoni Fabulous 2020-ban kezdett el polimerporokat gyártani 3D nyomtatáshoz. Ezeket a hőre lágyuló (termoplasztikus) anyagokat porágyas fúzióval dolgozzák meg.

Az étellel történő érintkezéshez az Európai Unió által engedélyezett Bluecare volt az első (az USA-ban most vizsgálják az engedélyeztetést). Neve elárulja a színét, és egyben lehetővé teszi a műanyag jelenlétének vagy hiányának azonosítását ételekben.

Többek között moduláris élelmiszeripari futószalagokhoz, élelmiszertöltő fúvókákhoz használják. Az Európai Unión belül kifejezetten sikeres, de a cég szeretné, ha más kontinenseken is népszerűvé válna. Ha az USA illetékes hatósága, az FDA elfogadja, Észak-Amerikával új fejezet kezdődik a Fabulous életében.

A Bluecare-t 2021-ben két újabb anyag, a Detect és a Red Stop követte. A cég egyedi megközelítést vitt a nyomtatópor-piacra – anyagaikban valós ipari igényeknek megfelelő új funkciókat integrálnak.

A ricinusolajból származó PA11-ből készült Detect – a nevéből már sejthetünk valamit – a mágnesességet és a röntgensugarakat képes detektálni. Emellet mágnesezhető, tehát ideális a fémrészeket azonosító szektorok, például az atom-, az élelmiszeripar és az egészségügy számára. EU-s hitelesítéssel szintén rendelkezik már.

A Red Stop alapja szintén a PA11. Színe természetesen vörös, és a nyomatok tartósan meg is őrzik az élénk tónusokat. A felhasználóknak az utómunkálatoknál nem kell a színezéssel, festéssel bíbelődniük. Biztonsági felszerelésekhez, kockázatot jelző műszerekhez találták ki. A matériával a Fabulous egyértelműen jelezte, hogy a színes nyomtatóanyagok piacának is aktív szereplője lesz.

A növekvő keresletet kielégítendő, a cég folyamatosan fejleszt új anyagokat.

Köztudott, hogy a genfi CERN ad otthont a világ legnagyobb részecskegyorsítójának, a részecskéknek elektromos vagy mágneses mezőn keresztül energiát juttató Nagy Hadronütköztetőnek (LHC).

Története során először, az LHC tartalmazni fog nyomtatott alkatrészt, egy rézből készült négypólusú rádiófrekvenciás eszközt (RFQ), ami lényegében lineáris gyorsító, az ütköztető egyik legnehezebben megtervezhető és összeszerelhető alkatrésze.

A munkát a Fraunhofer IWS, a Rigai Műszaki Egyetem, a Milánói Műszaki Egyetem és a CERN közösen végzi. Az RFQ-t lézeres porágyfúzióval állítják elő egy európai uniós projekt keretében.

A projektpartnerek kifejezetten kihívásokkal teli területeken akarják előrébb vinni az innovációt. Ennek egyik szép példája az ütköztető-alkatrészhez használandó fémnyomtatás.

Egy RFQ-t hagyományosan marással készítik az áramot nagyon jól vezető anyagokból és ötvözetekből, sokszor kell hőeljárásoknak alávetni, és minden egyes lépés időigényes. A projektpartnerek ezt elkerülendő választották a 3D nyomtatást, amellyel egyetlen darabban állíthatók elő alkatrészek, tehát nem kell vacakolniuk az összeszereléssel.

Az eredeti négy modul most egyetlen darabban készül, az RFQ-t előzetes szimuláció során optimalizálják. Ez az egyébként 3D nyomtatással nehezen megmunkálható réz felhasználását is leegyszerűsíti.

Az additív gyártótechnológiák közül azért döntöttek a lézeres porágyfúzió mellett, mert ezzel a technikával oldhatók meg legjobban a munkafolyamat során felmerülő kihívások, a legpontosabb a nyomat geometriája, legkeményebb a felület, legjobb az áramvezetés.

Eddig a jelenlegi eszköz negyedével készültek el, a prototípus 95 milliméter hosszú, 37 százalékkal kevesebb anyagot használtak hozzá, tömege 21 százalékkal kisebb, mint az eredetié.

Elégedettek az eddigi eredményekkel.   

A 3D nyomtatás építészeti alkalmazásán általában printelt falakból álló épületeket értünk. Házak, boltok, hivatali épületek, iskolák – innovatív elmék egyre több projektben hozzák közös nevezőre a technológiát és az építőipart.

Építészetileg azonban nemcsak falakat, hanem például hidakat, de akár közterek díszítőkellékeit is nyomtathatjuk. Az Advanced Intelligent Construction Technology (AICT) is ezt teszi a Hongkonghoz közeli dél-kínai Senzsenben – egy parkot varázsol színesebbé printelt elemekkel.

Az 5523 négyzetméter alapterületű parkban kétezernél több elemet (szobrokat, padokat, virágtartókat, tartófalakat, a nagy zöld teret felélénkítő izgalmas formákat printeltek.

„Az intelligens építészet egyik formájaként, a 3D betonalapú nyomtatótechnológiának komoly előnyei vannak. A megerősített betonnal összehasonlítva, a 3DP azért lehet viszonylag olcsó, mert a szimulációs szakaszban előre megoldjuk a technikai problémákat, és az optimális építési módszerrel állunk elő” – nyilatkozta a projektet vezető Xu Weiguo építészprofesszor.

Weiguo korábban is dolgozott már a technológiával, például egy sanghaji könyvesszekrény betonnyomtatással történt kivitelezésében vett részt.

A projekt résztvevői természetvédelmi szempontok miatt is döntöttek az additív gyártás mellett. A hagyományos betonnal ellentétben, a nyomtatottnál nincs szükség formázásra, amit általában fával végeznek, és a használat után egyszerűen kidobják.

Az AICT az anyag felét helyi homokból készítette, így kisebb az ökológiai lábnyom, és szállítási költséget sem kellett fizetni. A technológiának hála, betont csak oda printelnek, ahova tényleg kell, azaz jóval kevesebb anyagot használnak.

Mindezek mellett a 3DP gyorsabb és megfizethetőbb építési módszer, mint a hagyományos eljárások. Az AICT hattengelyes robotkarjával hat hónap helyett pár hét alatt elkészít egy közepesnél kisebb házat. A kétezernél több díszítőelemet is két és fél hónap alatt nyomtatták.           

A 3D nyomtatás egyik úttörője, nagy újítója és a szakterületi kreativitás jelképei közé tartozó belga Materialise tovább bővül. A cég 33,5 millió dollárért ugyanis felvásárolta az SaaS (Software as a Service) additívgyártás-munkafolyamat programokra specializálódott New York-i Link3D Inc-et. Az akvizíció opcióját tavaly áprilisban szerezték meg, aztán hónapokkal később, novemberben döntöttek a tényleges felvásárlás mellett.

Az erősen stratégiai döntés lehetővé teszi, hogy a Materialise felgyorsítsa átfogó szoftverplatformjának megvalósítását. A platform additív gyártófolyamatok kezelésére és finomhangolására kínál felhőszámítás-alapú eszközöket az ügyfeleknek.

A Link3D szoftverét kimondottan azért integrálják a Materialise Magic platformjába, hogy additív gyártásuk méretezésében, skálázásában segítse a felhasználókat.

Fried Vancrean, a Materialise vezérigazgatója elmondta, hogy a felvásárlással jelentősen megerősítették piaci pozícióikat. A piac gyors növekedése egyértelműen jelzi a szektor dinamikus fejlődését.

„Mivel a cégek felpörgetik az additív gyártás adaptálását, az egyre terebélyesebb digitális termelőkörnyezetben erős és egységesített AM szoftverplatformra van szükségük. A felvásárlással egy ilyen méretezhető és fenntartható platform alapjához szükséges erők egyesítése történt meg” – magyarázza Vancrean.

A Materialise masszívan integrált szoftverplatformja valóban megteremti a hatékony, ismételhető és szinte teljesen automatizált gyártósorokat nyomtatott darabok tömegtermeléséhez.

A Link3D szoftvere nagyon komoly segítséget nyújt hozzá. Gyártók ellátási láncokon keresztül, infokom környezetekben gördülékenyen skálázhatják az additív gyártást. A szoftverrel központosíthatók a megrendelések, optimalizálhatók az árak, megkönnyíthető termékek nyomon követése, sokkal jobban kezelhető a gyártás kivitelezése stb.

A Link3D szintén elégedett, az innovációban élharcos két cég „frigye” kapcsán, a vezetőség a 3D nyomtatás-történelem mérföldkőjéről beszél.

A globális szabványokat kidolgozó ASTM International felvásárolta az additív gyártásban úttörőnek számító, a szakterületi változásokról, piaci trendekről rendszeres beszámolókat, mélyelemzéseket (Wohlers Report) készítő Wohlers Associates-t. Az abszolút referenciát.

Egyetlen elemzőcég sem foglalkozik olyan régóta a 3D nyomtatással, mint az elemzései mellett tréningeket szervező és konzultációs szolgáltatásokat is nyújtó Wohlers.

„Örömmel köszöntjük a Wohlers Associates-t az ASTM-családban. A Wohlers több mint harminc éve az additívgyártó-közösség megbízható hír- és elemzés-forrása, és izgalommal várom, hogy a két megbízható és hiteles márka mire lesz képes együtt” – nyilatkozta Katharine Morgan, az ASTM International elnöke.

Az ASTM a Wohlers Reportot, a cég termék- és szolgáltatás-portfolióját saját tagjai és az AM Kiválóságközpont munkáival összekombinálva, a globális 3DP közösség számára próbálja bővíteni az üzleti intelligencia lehetőségeit, a tanácsadást és a források körét.

Terry Wohlers, a Colorado állambeli cég elsőszámú konzultánsa és elnöke az ASTM International-ben az additív gyártás piaci intelligenciájával foglalkozó szekciójának lesz az igazgatója, közvetlen munkatársa, Noah Mostow szintén az ASTM AM piaci intelligenciával és elemzéssel fog menedzserként foglalkozni.

„Az ASTM-en keresztül több projekttel tudunk foglalkozni, mint a múltban, és a tanácsadó szolgáltatásokat kínáló csapatunk is nagyobb, mint valaha. Örülünk, hogy az ASTM elkötelezett a beszámolók következő években történő publikálása mellett” – jelentette ki Wohlers.

Szerinte a beszámolók minősége, tárgyilagossága és semlegessége az ASTM International keretében belül is megmarad. A Wohlers Report huszonhat éve jelenik meg, azóta az iparág legszélesebb körben olvasott kiadványának számít. Huszonhat éve legtöbbünk azt sem tudta, mi az a 3D nyomtatás…

Az akvizícióval az ASTM iparági pozíciói tovább erősödnek, lehetőségei jelentősen bővülnek – többek között piaci intelligencia, technikai és stratégiai tanácsadással, még jobban képben lesznek az AM aktuális trendjeit illetően. Együtt sokat tudnak tenni az AM iparosodásának a felgyorsításáért.