FREEDEE BLOG

Az Egyesült Államok Nemzeti Megújuló Energia Laboratóriuma (NREL) a szélturbina-lapátok gondosan megtervezett, nyomtatott változatának gyártását teszteli. A printeléshez hőre lágyuló (termoplasztikus) műgyantát használnak.

A szélturbinák fontos szerepet játszanak az emberiség kollektív széndioxid-lábnyomának csökkentésében, a 3D nyomtatást pedig – többek között a technológia környezetbarát jellege miatt – egyre gyakrabban alkalmazzák a megújulóenergia-szektorban.

Folyamatos a kutatás és az innováció.

Az amerikai Energiaügyi Minisztérium annyira fontosnak tartja a területet, hogy egyetemeket és iparági kulcsszereplőket anyagilag támogat kompozitanyagból álló öntőformák nyomtatásában, végfelhasználói minőségű lapátkomponensek előállításában.

A mostani szélturbinák terveiben alapvetően hőre keményedő műgyanta-anyagokkal, például poliészterekkel, polimerekkel, vinilészterekkel dolgoznak. Ha egyszer egy ilyen anyagot használunk turbinalapáthoz, később már nem változtathatunk rajta, tehát az újrahasznosítása is kifejezetten nehéz, sőt, gyakran lehetetlen.

Az NREL csoportja több intézettel dolgozott együtt a jelenlegiekkel pont teljesen ellentétes, tehát hőre lágyuló anyagokon – ezek az anyagok felmelegíthetők, hogy el lehessen különíteni az eredeti polimereket, és így tetszés szerint, életciklusuk végén is újrahasznosíthatók.

Egy mai szélturbina átlagosan húsz évig működik, utána le lehet selejtezni. A 3DP és a termoplasztikus anyagok viszont drasztikusan megnövelik a lapát újrahasznosítási lehetőségeit. Emellett minimum tíz százalékkal csökken a tömege és az előállítási költsége, a gyártóciklus ideje kb. tizenöt százalékkal lerövidül.

Az újrahasznosítás szempontjából fontos még, hogy a termoplasztikus részek előállításához termikus hegesztési eljárást is alkalmazhatnak, amellyel tovább csökken a környezetre káros anyagok használata, kibocsátásuk. Összességében érvényes, hogy a hőre lágyuló műgyantákkal nagyon sok olyan dolog kivitelezhető, amely hőre keményedő matériákkal teljesen elképzelhetetlen.

Hosszú évek óta tanulmányok tömkelege foglalkozik a jövő munkahelyével, az alkalmazó és alkalmazott számára egyaránt ideális környezettel. A távmunka versus iroda vitában az eddigi trendeket csak megerősítette a Covid-19, a világjárvánnyal nagyon felpörgött az otthonról történő munkavégzés.

Közben az iroda koncepciója is folyamatosan átalakul, a rugalmas munkahely pedig még rugalmasabbá válik. De lehet-e például egyszemélyes hivatalunk, dolgozhatunk-e a természet lágy ölén?

Igen, lehet – állítja a kaliforniai Denizen tervezőstúdió. A mindössze 8,5 négyzetméter alapterületű Smartpod-juk, egy részben nyomtatott és bárhol felállítható iroda, a rugalmasság csúcsra futtatása. A kapszulaszerű szerkezetben minden megtalálható, ami a „bárhonnan, bármikor” történő melóhoz kell.

Ha akarjuk, például egy erdő mélyéről is dolgozhatunk.

A fejlesztők elmondták, hogy a kapszula fenntartható, minőségi és tartós anyagokból készült, teljes egészében újrahasznosítható, egyelőre viszont nem tudni, hogy mikor lesz belőle piaci termék. Az érdeklődők mindenesetre már leadhatják rendelésüket.

De miért vonulnánk ki otthonról a vadonba?

Egyesek úgy gondolhatják, hogy otthonuk nem elég produktív környezet. Nincs dolgozószoba, a bútorok más célt szolgálnak, bajok vannak az internetkapcsolattal stb.

Mobil és teljesen felszerelt házikójával a Denizen rájuk is gondolt. Falait nyomtatóval alakították ki (az alkalmazott technológiát nem árulták el), és a legfurább, hogy a nagy ablakokkal és a 3 méteres plafonnal a Smartpod sokkal tágasabbnak tűnik, mint amennyire az.

A munkatér kompakt társalgóból és olvasórészből, mini jégszekrényből, átalakítható íróasztalból, az ötleteléshez ideális közel kétméteres táblából áll. Van router, és irodai szintű wifi is.

A Denizen szerint a könnyen szállítható Smartpod a fejlett technológiák – 3D nyomtatás, robotikus gyártás, integrált hálózati kapcsolatok – szimbiózisa. Telepítéséhez semmiféle építési engedélyre és más szabályozásra sincs szükség.

Az építőipart a 3D nyomtatás egyik leglátványosabb alkalmazási területe, és a hidak még ezen belül is unikumnak számítanak. Méretben nyilván ne egy Golden Gate-re, vagy egy Brooklyn Bridge-re, hanem inkább gyalogosoknak, kerékpárosoknak készült, praktikus és könnyű szerkezetekre gondoljunk. Amszterdamtól Sanghajig, a világ számos pontján, több nagyvárosban, de vidéki környezetben is állnak már, s jelzik az additív gyártás lehetőségeit. Esztétikai minőségük változó, a magas szintű funkcionalitás viszont szinte az összesről elmondható. Innovatív megoldások, posztindusztriális formák, jelenné vált jövőtechnológia.

Az olasz WASP mindig fontosnak tartotta, hogy az épületnyomtatás és maguk az épületek is abszolút környezetbarátok legyenek.

Sok 3DP projekt a komoly biológiai lábnyomot hagyó betonon alapul. A WASP 2019 októberétől együttműködik az építészetre specializálódott Olaszországi Fenntarthatósági Iskolával, amellyel például a TECLA ökoház-programon dolgoztak közösen.

Az idén befejezett TECLA későbbi projektekhez rakta le az alapokat. Ezek egyike a Dior pop-up boltja Dubaiban. A kivitelezésnél a WASP hasznosította a fenntartható építőanyagok területén végzett kutatási eredményeit.

A Daru WASP nyomtató különlegessége, hogy természetes köveket használható építőanyaggá képes átalakítani, és épületromokból szintén tud új anyagot előállítani. Mindezek mellett polimereket agyaggal keverve, is új építőanyagot állít elő.

A cég annyit pontosított, hogy a harmadik technológiával jelenleg csak a kutatásfejlesztési szakasznál tartanak.

A francia luxusmárka cég, a Dior komoly feladatra kérte fel tavaly a nyomtatógyártót. Legújabb kollekciójuk bemutatásából így a 3DP cég is kivette a részét.

A pop-up boltot Dubai Jumeirah strandján húzták fel. Két nyomtatott moduláris szerkezetből áll, mindkettőhöz természetes anyagokat használtak. Az anyagok értelemszerűen WASP-termékek. A végeredmény igazi luxuskategória, és örömteli, hogy az anyagveszteséget és a környezeti lábnyomot a minimumra csökkentették. A nyomtatás 120 óráig tartott, szimultán dolgozott rajta két Daru, a nyolcvan négyzetméteres alapterülethez ötvenöt tonna nyomtatóanyagot használtak fel.

A külső falon a cég Lady Dior táskáin látható jellegzetes motívuma is megtekinthető. A köralakú épület a Dioriviera nevű, Maria Grazia Chiuri által jegyzett legújabb, valamint a Dior Cruise 2022 kollekciónak ad otthont. Az október 25-én nyílt „concept store” március 22-én zár.

Az építőipari rendeltetésű nyomtatókat gyártó, New York állambeli Black Buffalo stratégiai partnerséget kötött az Egyesült Államokban több printelt otthonnal híressé vált Alquist-tel. Utóbbi munkája volt például Virginia állam első teljesen nyomtatott háza.

A globális partnerség lényege, hogy az Alquist használhatja a Black Buffalo nagyméretű 3D NexCon épületnyomtatóit. A Black Buffalo eddig inkább a valódi környezetben történő tesztekre, nyomtatási tervekre és az anyagtudományra fókuszált, hogy kidolgozzák az építőiparban használható ideális, a megfizethető házépítés és a szükséges nyomtatási infrastruktúra kialakítása közötti szakadék felszámolásának módját..

A két cég vezetőinek találkozóján hamar kiderült, hogy sok a közös pont, és mindketten elkötelezettek az intelligensebb és fenntarthatóbb társadalom mellett.

Az Alquist a megfizethető árú házépítésért küzdve, kifejezetten a rurális Amerikára összpontosít. A keleti part első eladásra készült házát júniusban printelték, egy virginiai cég és a Virginia Tech közreműködésével. Közben kiderült, hogy a 3DP használatával jelentős összegek takaríthatók meg, a technológia a környezetre kevésbé káros, mint a hagyományos építőipari eljárások.

A cégre USA-szerte felfigyeltek, jelenleg oregoni, pennsylvaniai, iowai és más projektekben is érintettek. Ők a fejlesztők, a partnerekkel az új építési technológiák és a fenntartható anyagok és – természetesen – a megfizethető, energiatakarékos otthonok előnyeit szemléltetik.

A Black Buffalo 3DP üzemét meglátogatva, egyértelművé vált számukra a cég nyomtatóinak és anyagainak az előnye, és hogy az együttműködésből Észak-Amerikában és máshol is sokat profitálhat mindkét fél. A Black Buffalo például még többet foglalkozhat innovációval, kutatásfejlesztéssel, printerei és anyagai méretezésével, az Alquist pedig a tervezéssel, megfizethető és fenntartható otthonok kivitelezésével.  

A 3D nyomtatást több sportágban alkalmazzák valamilyen formában. Nehéz megállapítani, hogy melyikben a legelterjedtebb, de talán a kerékpározásban élnek a leggyakrabban a technológia adta lehetőségekkel.

Az egészen pehelykönnyű alkatrészektől a csúcsminőségű sisakokig, az additív gyártás jelentősen hozzájárul ahhoz, hogy a versenyzők leküzdjék az akadályokat, és legyen szó hivatásos sportolóról, vagy hobbibringásról, a 3DP mindenkinek segít a teljesítmény növelésében.

Az Arquimaña baszk építésziroda érdekes projekttel járult hozzá a 3DP szakterületi népszerűsítéséhez: az Openbike egy letölthető, kinyomtatható és összeszerelhető kerékpár.

A projekt elsődleges rendeltetése a környezet megőrzése.

„Az elképesztő zsúfoltan lakott városokban a nem szennyező közlekedés az együttélés kulcsa. Ezért hoztuk létre az Openbike-ot, egy projektet, amely lehetővé teszi, hogy megalkosd a saját bringádat, és része legyél egy, a jobb városi életkörülményekért küzdő közösségnek” – áll a honlapon.

Az érdeklődők számára a baszk építésziroda listát állított össze a kivitelezéshez nélkülözhetetlen dolgokból. Először is tudni kell, hogy nyíltforrású a projekt – nem véletlenül az a neve, ami –, azaz bárki letöltheti a különböző alkatrészek 3D modelljét.

A kerékpár-váz kialakításához CNC megmunkálással kell hozzájárulnunk, más részeket, mint például a nyereg, a fogantyúk vagy a kerékagy szintén kinyomtathatjuk, vagy leszedjük őket egy lerobbant és leselejtezett bicikliről. A baszk cég egyébként ezeket is 3D nyomtatással, és a környezetbarát PLA nyomtatóanyaggal készítette el.

Eddig márt több Openbike-változatot dolgoztak ki, és mindegyiknek meg vannak a maga specifikációi. A Rev3 például alacsonyabb személyeknek való, míg a legfejlettebb változatot, a Rev4-et kivehető kormánnyal és kényelmesebb nyereggel szerelték fel.

A fémnyomtatókat gyártó és természetesen tárgyakat nyomtató francia AddUp Csoport összeállt a buffalói PostProcess-szel, hogy az additív gyártófolyamatokat közösen áramvonalasítsák.

A Michelin és a Fives által 2016-ban alapított AddUp többtechnológiás gyártórendszereket és kívánság szerinti (on-demand) gyártást kínál. A PostProcess-szel való együttműködés – az amerikai cég nevéből könnyen kitalálhatjuk – az utómunkálatokkal erősít nagyot. A felületek befejezése ezentúl skálázható, szoftver-vezérelt és házon belül elkészül.

Az AddUp vezetősége elmondta, hogy a PostProcess a tökéletes partner, a két vállalat tevékenysége ideálisan kiegészíti egymást.

„Az additív gyártás utómunkálatának digitális integrálása az a pont, ahol javítani akarunk az értékláncon. A DECI Duo nagyon érdekes megoldás kényes fémnyomatok felületi durvaságainak csökkentésére. Most már hozzáférhetetlen felületeket is gyorsan elérünk” – hangsúlyozta az utómunkálatokkal foglalkozó Medhi Offroy.

Az additív gyártás skálázhatóságát illetően, a két cég álláspontja azonos: csak akkor lesz fenntartható, ha a tervezéstől az utómunkálatokon átesett nyomatokig, a teljes munkafolyamat digitalizált és automatizált. Ehhez az iparág, az ökoszisztéma részeinek együttműködésére van szükség.

Az új partnerséggel, a két cég pontosan ennek az alapjait rakja le. Nemcsak az utófeldolgozás költségeit csökkentik, hanem a digitalizációval és az automatizációval a biztonságot és a munkafolyamat nyomon-követhetőségét is jelentősen növelik.

Az együttműködés kezdeti szakaszában a légjármű- és a járműiparra, a divatra, az energetikára és az egészségügyi szektorra összpontosítanak.

A hadiiparban egyre gyakoribb a 3D nyomtatás, a technológiát jó ideje használják. Sisakoktól páncélokig, a 3DP gyorsasága és rugalmassága mindig kapóra jön, a fegyveres erők a világ szinte minden részén előszeretettel alkalmazzák.

Most már egy eddig kevésbé kiaknázott katonai területen, harcijárművekhez is printelnek alkatrészeket. Az úttörő munkát az ausztrál hadsereg végezte, a helyi SPEE3D technológiájával terepen nyomtatott és helyettesített harcijármű-részeket.

A hidegfúvásos eljárásáról ismert SPEE3D több iparágban van jelen, például rakétameghajtókhoz is nyomtattak részeket. Fémnyomtatásuk költséghatékonyabb, mint a legtöbb hasonló megoldás. Az 1000x700 milliméter munkaterületű hatalmas WarpSPEE3D géppel akár negyven kilós alkatrész is készíthető, percenként pedig egy kiló nyomtatható vele.

Ez a gyorsaság és ügyesség nagyon fontos a fegyveres erők számára, és remélik, hogy hamarosan bebizonyosodik: a printer valóban hatékonyan használható pótalkatrészek gyártására.

A cég az ország kormányával, a hadsereggel és a haditengerészettel is dolgozott már együtt. Barakkokban és terepen egyaránt alkalmazták a fémnyomtatást, és a katonaság 3DP technikusainak is tartottak speciális képzést.

Ezek a technikusok végezték a teszteket az M113 páncélozott személyszállító járművel, egy évente megrendezésre kerülő hadgyakorlat közben. A teszt 2020-as esettanulmányok folytatása, amelyekkel bebizonyították, hogy a printer az ausztrál hátországban, a „bozótosban” is robusztus szerkezet.

A teszt során több mint tucatnyi különböző, katonai minőségű pótalkatrészt printeltek, amelyeket a helyszínen ellenőriztek le, majd hitelesítettek. Mindegyiket ott nyomtatták, egy kerékcsapágy-burkolatot például 29 perc alatt, és a költségek alig haladták meg a száz ausztrál dollárt.

Ez az alkatrész külön érdeklődésre tartott számot, mert a bozótosban a leggyakrabban meghibásodó darabok egyike, tehát a gyors és olcsó helyettesítés a hadsereg elemi érdeke, amiből a jövőben komoly hasznot húzhatnak.

A tervezőszoftverek és a 3D nyomtatók az additív gyártóipar álompárjai.

A terület egyik legfontosabb vállalata, a Stratasys a szoftverfejlesztő mamutcéggel, az Adobe-val állt össze, hogy a munkafolyamatokat együtt áramvonalasítsák, azaz mérnökök és tervezők közvetlenül a digitális renderelésből nyomtathassák ki a modelleket.

A megvalósításhoz a Stratasys PolyJet nyomtatótechnológiáját használják, amely kiváló teljesítményt nyújt, és nincs szüksége további szoftverekre, folyamatokra.

„Az együttműködés lehetővé tette, hogy terveinket, most először, meglássuk a fizikai világban is, ami minden művész és tervező álma” – nyilatkozta Pierre Maheut, az Adobe egyik vezetője.

A partnerség előtti, tehát a jelenleg elterjedt munkafolyamatoknál több lépést iktattak be a tervezés és a printelés közé. Az Adobe Substance felhasználóinak külsős programmal kellett az alkotásaikat digitális rendelerésre, majd fizikai modellé alakításra küldeni.

Most már a tervek az alkotó által kiválasztott színben és textúrában printelhetők. Az együttműködéssel megszűntek a terméktervezés korlátai, a tervező és az ügyfél közvetlenül kapcsolatba léphet fizikai prototípusokkal. Korábban erre nem volt lehetőség, inkább csak elképzeltük, hogyan funkcionál a valóságban a kiválasztott tárgy.

A PolyJet technológia önmagában elég masszív eszköz ahhoz, hogy a végtermékhez nagyon hasonló prototípusokat készítsünk vele. A technikához használt anyagok, szilárdságuk és rugalmasságuk könnyebben tesztelhetők, a kitervelt paraméterek jobban leellenőrizhetők.

Ha ezeket a funkciókat közvetlenül az Adobe Substance-ba integrálják, a tervezés pluszköltségek és pluszidő nélkül is jelentős mértékben lesz hatékonyabb.

Az elosztott gyártás egyik úttörője, a Hubs (a korábbi 3D Hubs) ellátási láncokról készített anyaga alapján, a cégek 56 százaléka több problémát, időleges szakadást észlelt 2021-ben, mint 2020-ban.

2021-et számos kihívás jellemezte. A számítógépes chiphiány, a telített kikötők, és persze a Covid-19 által okozott logisztikai problémák, vagy az energiaválság jelentősen hátráltatták a gördülékeny termelést. A vállalatok folyamatosan keresték, de nem mindig sikerült megtalálniuk a megoldást.

Míg egyes problémákat kifejezetten nehéz előrejelezni, és így tervezni velük, összességében viszont robusztus és mozgékony ellátási lánccal csökkenthetők az alkalmi szakadások következményei.

Globális viszonylatban, a vállalatok 98 százaléka tervezi, hogy megerősíti a gyártáshoz kapcsolódó ellátási/beszállítói láncot. 37 százalékuk viszont hiába tervezi, egyelőre még semmiféle intézkedést nem hozott ezen a téren (azaz csak a 63 százalék tett is valamit).

A hosszútávú stratégiát illetően, a cégek 57 százaléka tervezi a láncok diverzifikálását, szerintük ez a leghatékonyabb módszer az ellenállás növelésére.

A beszámoló szerzői kivizsgálták 2021 leginkább diszruptív eseményeit, hogyan alakultak ezek a szakadások, milyen ipari trendekhez kapcsolódtak, és milyen módszerekkel erősíthetők meg leghatékonyabban a láncok.

A 2021-es felmérésben 437, a 2020-asban 1281 szakember vett részt, 36 ezernél több céges, és 240 globális gyártópartner adatbázisát használták.

A legtöbb – még a Covid-19-nél is több – gondot az anyaghiány okozta. A cégek 75 százaléka tapasztalt külső szakadozásokat, míg 56 százalékuk szerint 2021-ben több volt a diszrupció, mint 2020-ban. A diverzifikáció mellett a nagyobb autonómia és transzparencia, az automatizáció növelése lehetnek még eredményes megoldások.