FREEDEE BLOG

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.         

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.