FREEDEE BLOG

Az amerikai kormány és a hadsereg az elmúlt években egyre gyakrabban és egyre változatosabb projektekben alkalmazta a 3D nyomtatást. Mint minden digitális technológiával, így a 3DP-vel kapcsolatban is többször felmerül a kérdés: elég biztonságos-e nemzetvédelmi, stratégiai szempontból fontos tervek kivitelezéséhez?

A terület egyik főszereplője, a Stratasys ProtectAM nevű új platformjával kormányzati és katonai alkalmazások biztonságával kapcsolatos problémákra is igyekszik választ adni.

A cyberbiztonság kérdése egyidős az internettel, a támadások költségesek, az USA-nak évente súlyos dollármilliárdokba kerülnek, úgyhogy érthető az aggodalom. A probléma a 3D nyomtatóközösség számára sem új. Évek óta tudunk támadásokról, hackerek által módosított CAD-fájlokról.

Képzeljük el, milyen katasztrofális következményekkel járhat, ha egy harci jármű, vadászrepülő vagy fontos katonai műszer tervrajzát írják át. Jó hír, hogy a Stratasys platformja ilyen esetekre is kínál védelmet.

Az amerikai Védelmi Minisztérium biztonsági elvárásainak megfelelő ProtectAM-et egyes Stratasys-gépekre találták ki, viszont ez az első olyan cyberbiztonsági 3DP platform, amely az amerikai kormány által preferált Red Hat Enterprise Linuxot használ. Eleinte ugyan csak pár ipari és nagyméretű gépen (Fortus 450mc, F900) fog futni, ezek a gépek azonban nem ismeretlenek a kormányzat és beszállítói köre előtt. Többek között repülési vagy a földi karbantartási alkalmazásokhoz használják őket.

Jövőre bővül az alkalmazási kör, ami egybeesik a Stratasys printerei alkalmazási lehetőségeit szintén bővíteni igyekvő szándékaival. Az a céljuk, hogy a hadseregen belül földrajzilag elosztott, különböző katonai bázisokon található masszív és biztonságos 3DP hálózat alakuljon ki.

A ProtectAM alkalmas a hálózati biztonság garantálására.

A kávé szerelmesei világszerte kedvelik a Nespresso-gépeket, amelyekkel azonban van egy nagyon komoly probléma: súlyosak a gépek és kapszuláik környezeti hatásai.

Két mérnöki tanulmányokat folytató belga egyetemista pont ezért alapította a kávéfogyasztóknak kapszuláik újbóli felhasználási lehetőségét kínáló Caps Me startupot. Az újbóli hasznosítás cseppet sem meglepő módon 3D nyomtatással valósítható meg.

Az alkalmazás azért is tűnik fontosnak, mert jelenállás szerint minden öt kapszulából csak egyet hasznosítanak újra, ami igen szerény szám. A Caps Me által fejlesztett Capsulette viszont fogyasztási szokásaik megváltoztatási lehetőségét kínálja a kávézóknak. A környezetvédelem elég nyomós ok az új lehetőség elfogadására, használatára.

A két alapító, Jean de Boisredon és Thibault Louvet viszont már annyi megrendelést kap, hogy gyártó után kellett nézniük. A lokális gyártásról semmi esetre nem akarnak lemondani, de ezzel együtt muszáj volt lépniük, és így találtak rá az ARMOR csoporthoz tartozó Kimyára.

„Az akár nyomtatás közben is megvalósítható iterációs lehetőségekkel az additív gyártás egészen magasszintű rugalmasságot garantál” – magyarázza Boisredon.

Éppen ezért teljesen egyértelmű volt számukra, hogy csakis a 3D nyomtatás jöhet szóba. A Kimya gyártókapacitása és a technológia flexibilitása tette lehetővé, hogy 2021 első félévében 6600 átalakító-csomagot elkészítsenek.

A nyomatokhoz az élelmiszerekkel kompatibilis fekete Kimya PETG-S szálat használták, ez a kompatibilitás volt a legfontosabb mellette szóló érv. A Capsulette eddig nagyon jól vizsgázott, a fejlesztők viszont finomítanának még rajta, és elégedettek, mert a 3D nyomtatás az egyik legrugalmasabb gyártótechnológia, így termékük folyamatosan javítható új változatokal.

Az eddigiek mindenesetre sikeresek, és továbbiak is várhatók.

Az Európai Bizottság által kb. egymillió euróval finanszírozott HERON projekt rendeltetése eszközök fejlesztése repülőszárnyakhoz. Három rész gyártásáról van szó: az előélről, a hátsó élről és a kettő közötti torziós dobozról.

A gyártófolyamat profitábilissé tétele, a szektor körkörös gazdasághoz való alkalmazása a cél. A projektben együttműködő szervezetek a hibrid additív gyártást és nagyteljesítményű megmunkálási folyamatokat kombináló intelligens technológiákat szándékoznak fejleszteni.

Az általuk létrehozott eszközökkel és eljárásokkal jelentősen javíthatnak a mozgó szárnyak aerodinamikai és kinematikus paraméterein, ez pedig azzal az üdvözítő következménnyel jár, hogy a repülőgép kevesebb üzemanyagot fogyaszt.

A projekttel kb. 30 százalékkal csökkenthető a széndioxid-kibocsátás, ami azért is lehetséges, mert a HERON módszertana több kulcsfontosságú stratégiai tengelyen alapul. Egyelőre arra kell figyelni, hogy a kezdeményezések milyen irányba fejlődnek, és a csúcstechnológiákat hogyan implementálják a legvégső eljárásoknál.

A projektet a zaragozai Aitlip Technológiai Központ vezeti. Az ötlet az Unió környezetbarát elkötelezettségének, a széndioxid-kibocsájtás minimumra csökkentését célzó elképzeléseknek köszönhetően indult be.

A megvalósuláshoz a gyártórendszereket kell először kivizsgálni. Közben ne  feledkezzünk meg arról a szomorú tényről sem, hogy a légjármű-ipar generálja a legtöbb széndioxidot, az emberi tevékenységből fakadó évi 36 milliárd tonna két százalékát.

Itt jön képbe az Aitlip. A cég elkötelezett az innovatív technológiai fejlesztések, a környezetbarát megoldásokhoz szükséges korszerű eszközök, szerszámok kidolgozása iránt. Mivel a fenntarthatóság és a 3D nyomtatás az utóbbi években „kéz a kézben jár”, a 3DP ebben a projektben is komoly szerepet játszik.

A HERON ezeken a szomorú számokon is változtatni akar.     

A MASK Architects a szardíniai (oranii) Nivola Múzeum közelében építi fel nyomtatott moduláris acélszerkezeteit, kicsi moduláris házikókat. A szerkezetek neve magáért beszél: La Madra Natura.

Az építészeti stúdió az Amszterdami Red Light District nyomtatott hídjához használt MX3D speciális, drótíves technológiájával készítette el a jelenlegi állapotában illusztrációként funkcionáló különleges acélszerkezeteket.

Az EXOSTEEL építőrendszer úgy osztja el és használja a funkcionális elemeket, mint egy külső robotikus váz, exoskeleton. Mindegyik háromszintes szerkezet önfenntartó, és energiát is képesek lesznek szolgáltatni.

A tervezők alapkoncepciója, hogy a művészetnek egyrészt mindenki számára hozzáférhetőnek kell lennie, másrészt közösségeket hozhat össze. A Nivola Múzeum ugyanezt vallja, Orani városát pedig a jövő ikonikus helyszíneként képzelik el.

„Azt szeretnénk, ha projektünk hasonlítana Természetanyára, tervünket a világ természetes tervezésével kívánjuk összekombinálni. A kortárs technológia használatával a természetet anyafiguraként öleljük át és úgy védjük meg, ahogy egy anya a gyermekeit” – magyarázzák.

A MASK Architects ebből az alapvetésből kiindulva készítette el az acéloszlopokból álló szerkezeteket. Az energiatoronyként is funkcionáló darabokat acélpillérek tartják, mindegyik a fenntarthatóság elve alapján működik, és az időjárás viszontagságainak is ellenállnak.

Lyukacsos, üreges szerkezetük az erős szelekkel szemben teszi ellenállóvá őket, és egyben szélturbinaként is működhetnek. A tornyokat napelemek borítják, és az épületekbe természetesen kamerákat és tűzérzékelőket is integráltak.

A MASK Architects nemcsak élhető szociális modulokban, hanem szocializációra alkalmas terekben is gondolkozik. A modulok bővíthetők, rugalmasak és bármilyen szituációhoz alkalmazkodnak.

Professzionális és hobbinyomtatók nagy valószínűséggel STL fájlformátummal dolgoznak. A számítógépen lévő adatok ebben a formátumban és 3D szeletelőszoftverrel válnak használhatóvá a printer számára.

STL fájlt vagy saját magunk generálunk CAD programmal, vagy valamelyik online tárhelyről töltjük le. Ezek közül a 2013-ban, a londoni iMakr printerértékesítő által indított MyMiniFactory az egyik legismertebb és legnagyobb STL fájlgyűjtemény.

Elmondásuk alapján az alkotótevékenységet és a szabadságot promótáló, decentralizált ökoszisztémát dolgoztak ki a szakma kreatívjai számára. Filozófiájuk alapjai a fenntarthatóság, a céltudatosság, a befogadás.

Az elsősorban ingyenes tartalmakat kínáló MyMiniFactory körül komoly közösség alakult ki. A tartalmak sokfélék, a kínálat a cosplaytől és a játéktól a divatig és az elektronikus cuccokig, nagyon sok területet lefed.

A platform kifejezetten felhasználóbarát, sok kategória közül választhatunk, letöltés előtt egy csomó fájlt átnézhetünk. Az együttműködés nagyon fontos, a honlap bíztat is rá mindenkit: munkáikat osszák meg egymás között. Természetesen fizetős opció mellett is dönthetünk; az eladások 90 százaléka közvetlenül a tervezőknek megy.

Ha valaki a havi 8 dolláros, fizetős MMF+ opciót választja, nagy leárazásokban, kiárusításokban lehet része. A befolyó pénzekből a fenntartható működést és az STL fájlok létrehozóit támogatják.

Induláskor minden egyes fájlt leteszteltek, és manuálisan választották ki az oldalon látható terveket. Ma már 3D tervezőkkel dolgoznak együtt, a közösségi és szoftveres teszteknek köszönhetően, minden fájl garantáltan nyomtatható. Nem kis teljesítmény, mert jelenleg több mint egymillió tölthető le.

A MyMiniFactory azonban nemcsak közösségi piactér, hanem tervezőversenyeket is szervez. A résztvevők 3D nyomtatókat és a terület meghatározó vállalatainak termékeit nyerhetik meg. Időnként közösségi támogatásgyűjtő (crowdfunding) kampányokat is szerveznek. Az egyik legsikeresebb a világ legnagyobb nyomtatható szobor- és műtárgy-gyűjteményét kialakító Scan The World volt. A fájlok a MyMiniFactory honlapjáról tölthetők le.

A Shell először prototípusok, majd szerszámok készítésére használta a 3D nyomtatótechnológiát. Az elmúlt pár évben változott a helyzet, most már alkatrészeket is állítanak elő additív gyártással. Leginkább nehezen megközelítő, tengeri fúrótornyokban van szükség rájuk.

A Shell 3D Printing a nagyvállalat amszterdami technológiai központjában működik: házon belül 3D szkenneléssel, fordított mérnöki tevékenységgel (reverse engineering), nyomtatással és utómunkálatokkal foglalkoznak. Porágyas fúzióval dolgoznak – amelyért nemzetközi kiválósági minősítést kaptak –; a technológia tette lehetővé, hogy a vállalat helyi szükségleteknek is időben eleget tegyen.

Nagy energiacégeknek általában problémás, komoly logisztikai problémát jelent az alkatrészek pótlása. Gyártásuk és tárolásuk költséges, nehéz és rendkívül drága eljuttatni őket tengeri létesítményekre. A problémát súlyosbítja, hogy sokszor már nem gyártott, kvázi beszerezhetetlen darabokról van szó.

A Shell eszközparkjának több komponense öreg, életciklusa végéhez közeledik. Egyik-másik, például pumpák kritikus fontosságúak. A 3D nyomtatás nagy előnye, hogy ha, mondjuk, egy kompresszor elromlik és leáll, nem kell az egészet kidobni vagy újragyártani, hanem elég a meghibásodott részt pótolni – ezeket a részeket hagyományos technikákkal általában nem is gyártják már, tehát a 3DP az egyetlen megoldás. Az adott öreg kompresszor így tovább megmarad.

A központban nyomástartó edényt fejlesztettek és – elsőként a világon – nyomtattak.

„Óriási potenciált látunk a digitális gyártásban, innovatív piaci megoldások hozhatók létre vele. A kiválósági tanúsítvány jelzi, hogy 3DP létesítményünk a legjobbak között van. Folyamatosan keressük a lehetőségeket, hogy alkatrészeket és más eszközöket készítsünk” – nyilatkozta Andreas Nowak, a központ egyik menedzsere.

A Shell mérnökei például már használatban lévő járókerekeket is nyomtattak. Adatbázist hoznak létre printelt alkatrészek alkalmazhatóságáról, amely egyfajta digitális útlevélként funkcionál. A biztosított, hitelesített és kívánság szerint (on-demand) gyártott darabokkal tovább csökkentik a raktározási költségeket, gördülékenyebb az ellátási lánc.

A Materialise új kutatása alapján az Egyesült Királyság kórházai és kiskereskedelmi szektora nemcsak munkaerőhiánnyal küszködnek, hanem a dolgozók fizikai fájdalmai is komoly problémaforrások.

Nagyon sok időt állva kell eltölteniük, ami egyrészt munkájukra, másrészt mentálhigiéniájukra van negatív hatással. Nagyjából minden ötödik, tizenkilenc százalékuk a fizikai problémák miatt nem látja biztosan, hogy a jövőben is az adott területen fog dolgozni.

79 százalékuk napi négy-tíz, 34 százalékuk nyolc-tíz órát dolgozik állva, a lockdown előtt 45 százalékuk érzett ezért fizikai fájdalmat. A lezárások végére javult a helyzet, már „csak” harminc százalék panaszkodott, de nem sokkal a munka újbóli felvételét követően visszatértek a fájdalmak.

A munkáltatóknak először a fizikai fájdalmakra kell megoldást találniuk. Legtöbben minél gyorsabban, a lehetőségek ismerete nélkül próbálnak tenni valamit, miközben szakértők hosszú ideje a megelőzés fontosságára, például személyre szabott cipőtalpakra, sarkokra hívják fel a figyelmet. Ugyanazokra az újításokra hivatkoznak, amelyekkel például a brit olimpikonok is éltek a tokiói játékok alatt.

A Covid-19 paradox módon ösztönzőleg hatott a két szektorra – a munkavállalók pontosabban tudják, hogy mit akarnak, és mit várnak el alkalmazóiktól.

Ha négy órát dolgoznak állva, érzik a munkájukon és mentálhigiéniájukon is a negatív hatást. A négy és nyolc óra közötti állás befolyásolja legnagatívabban a munkaminőséget. Nyolc óra feletti „ácsorgás” a mentálhigiéniára van legrosszabb hatással.

A lábbeli-típus szintén befolyásolja a fájdalmat – ha szandált vagy strandpapucsot viselünk, a hátunkkal van a legtöbb gond, magassarkú esetében pedig a nyakunkkal. Sajnos még mindig a gyógyítás, és nem a megelőzés a prioritás. Általában fájdalomcsillapítókkal igyekeznek megszüntetni a kínokat, holott a személyre szabott nyomtatott cipőtalpak és betétek jelenthetik a legjobb megoldást.

Fecskendőzés nélküli oltást kínál a Stanford és az Észak-karolinai Egyetem (Chapel Hill) közös projektje.

A koronavírus-járvány globális pandémiává válásával több új gyógyítási technikával kísérleteznek, mint korábban. Ezek egyike a két egyetem kutatói által fejlesztett – és nyomtatott – vakcinatapasz. A tapasz a fecskendővel beadott oltásoknál nagyobb védelmet képes nyújtani vírusok ellen – állítja a mikrobiológusokból és vegyészmérnökökből álló fejlesztőcsapat.

Azzal magyarázzák, hogy mivel a bőrön hatalmas kiterjedésben találhatók immunsejtek, és ha a vakcinát közvetlenül alkalmazzuk rájuk, a tapasz javítja az immunvédelmet.

Eddig bevált RNS-alapú oltásokra, például a Covid elleni Pfizerre és Modernára alkalmazzák a technikát, azaz mikrotűs tapaszokat.

„Reménykedünk, hogy ezzel a technológiával a még gyorsabb globális vakcinafejlesztés alapjait rakjuk le. Kisebbek a dózisok, a módszer fájdalom- és szorongásmentes” – magyarázza a kutatást vezető stanfordi vegyészmérnök, az UNC-Chapel Hillen professzor emeritus Joseph M. DeSimone.

A nyomtatott mikrotűket a bőr felülete alá behatoló polimertapaszra sorakoztatták. Egyedileg, személyre szabva is elkészíthetők, csomó betegség (hepatitisz, influenza, bárányhimlő stb.) kezelhető velük.

A tervezésnél nagyobb az alkotói szabadság, a tűket pedig közvetlenül nyomtatják. A CLIP prototípus 3D printert DeSimone találta ki, a gyártás pedig a félig általa alapított Szilikon-völgyi Carbon munkája.

A fejlesztésről írt tanulmány szerint a vakcinatapasz szignifikáns válaszreakciót vált ki a T-sejtekből és az antigén-specifikus antitestekből. Ötvenszer nagyobb volt, mint a hagyományos injekciók esetében.

További előnye, hogy nem kell speciális körülmények között, például nagy hidegben tárolni, és képzett profikra sincs szükség hozzá.     

Nagyon gyorsan fejlődik az orvosi célú bionyomtatás, és az utóbbi idők pörgését számos fejlesztés szemlélteti. A mai gyógyászati alkalmazások közül is kiemelkedik a 3D nyomtatással cukorbetegek számára készült megoldások.

A gyerekkorban jelentkező cukorbetegség tanulmányozásához több cég printelt már hasnyálmirigy-modellt. Mások a vércukorszint-méréséhez nyomtattak speciális gyűrűt, és természetesen az additív gyártással előállított gyógyszerek piaca is fokozatosan bővül, folyamatosan nő a technológiával készített termékek iránti érdeklődés.

A Fluicell svéd biotechnológiai vállalat az eddigiekhez képest tovább lépett a cukorbetegség és kezelése vizsgálatában. Az egyik ok, hogy szabadalmaztatott Biopixlar bionyomtató platformjuk komoly segítséget jelent a gyógyszerfejlesztésben. Az alapokat a Biopixlar által generált szövetek jelentik, segítségükkel hoznak létre a hasnyálmirigy inzulintermelő funkcióját utánzó, be- és átültethető biokompozitokat.

Ezek az orvosi termékek az egyes típusú cukorbetegség kezelését célozzák. Nagy szükség is van rájuk, mert a terület komoly lemaradásban van a többi típussal szemben. Ez a típus az estek nagy részében autoimmun betegség, azaz az immunrendszer megtámadja a hasnyálmirigy inzulintermelő bétasajtjeit, és így az vagy nem, vagy csak nagyon kevés inzulint termel. Az ebben szenvedőknek így naponta több inzulinra van szükségük, gyógyításukhoz pedig nem működik a gyógyszeres kezelés.

A Fluicell legújabb bionyomtatás projektje során a kutatók az inzulin biokompozitokból történő kieresztését tesztelték. Ezt szőlőcukor-stimulálás funkcióban valósították meg, ami jól jelzi a szövetek működőképességét, illetve előfeltétele annak, hogy még több gyógymódot dolgozzanak ki az egyes típusú cukorbetegséghez.

A Biopixlarral biotinta használata nélkül is lehetséges sejtek nagyfelbontású és pontos háromdimenziós pozicionálása. A mai bionyomtatás módszerek a biotintából őssejtekkel készített sejtszerkezetek használatán alapul – ezért óriási jelentőségű a „tinta” kihagyása.

A Biopixlar ma már globális felfedezőplatformként is funkcionál.

A sisak az egyik legrégebbi harci eszköz. Pont ezért meglepő, hogy egy ennyire fontos és a fejet mindennél jobban védeni hivatott tárgyat viszonylag ritkán újítanak meg. Legalábbis eddig így volt, mert mostanában végre változik a helyzet.

Az Egyesült Államok hadserege egy ideje felismerte a 3D nyomtatásban rejlő lehetőségeket, és az utóbbi években egyre több és változatosabb területen alkalmazza a technológiát, számos katonai eszközt gondoltak és terveztek újra vele.

Legújabb projektjük, az amerikai digitálisgyártás-szoftvereket fejlesztő General Lattice-szel való együttműködés, amelynek gyümölcse az ütéseket jobban álló harci sisakok gyártása lesz. A komoly szakértelemmel rendelkező startuppal szerződést kötöttek prediktív modellező eszközkészlet fejlesztésére, és valós adatokat elemezve javítanak az ütésálló technológián.

A munkák gőzerővel folynak a General Lattice chicagói üzemében.

A kivitelezéshez maximálisan kiaknázzák a startup rácsháló-geometriai megoldásait. A hagyományos habszivacsot kívánják nyomtatott anyagokkal helyettesíteni, mert az ezekből az új anyagokból készült sisakot viselő katonáknak nagyobb a túlélési esélye csatatereken.

Használat előtt az új sisakokat természetesen komoly helyszíni – valós környezetben kivitelezett – teszteknek vetik alá, hogy mindenféle követelménynek megfeleljenek.

A General Lattice teljes életciklusra érvényes számítógépes tervet és digitális gyártómegoldásokat kínál. A prediktív eszközkészlet az egyik nagy előny, amellyel a rácsháló-geometria jövőbeli lehetőségeit is feltérképezik. Az új anyagok pedig könnyebbek, de erősebbek, jól állják az ütéseket, a fejet hatékonyabban védik, mint a korábbi sisakok.

Az ezekkel a tulajdonságokkal rendelkező sisakot viselő katonák csatatéri biztonságérzete jelentősen nőni fog.

A kivitelezésben a hadseregnek két évtizede bedolgozó szoftverfejlesztő All Points Logistics LLC és a gyors gyártómegoldásairól ismert San Diegoi GoProto is részt vesz.