FREEDEE BLOG

A kanadai Simon Fraser Egyetemen nyomtatott szellőztetőrendszert fejlesztettek, célja a Covid-19 elleni küzdelem.

A fejlesztést vezető Kim Woo Soo professzort a japán hajtogatóművészet, az origami ihlette meg. A 95 százalékban 3D nyomtatással készült részekből álló hordozható rendszerrel sokat spórolnak.

Bárkin segít, akinek kórházon kívüli hordozható megoldásra van szüksége. Például a világtól elzárt mezőgazdasági területeken élőknek, orvosi szolgáltatásokhoz nehezebben hozzáférő, vagy olyan országok lakosainak lehet óriási segítség, ahol masszívan leterhelt az egészségügyi rendszer.

Köztudott, hogy a koronavírus-járvánnyal kiderültek az ellátási láncok hiányosságai, problémái. Ez a tény az egészségügyi szektorra hatványozottan igaz.

A lokális additív gyártás többször bizonyult megmentőnek. Gyors hozzáférést biztosít maszkokhoz, szelepekhez, sőt, akár komplett szellőztetőrendszerekhez is.

Most úgy tűnik, enyhült a helyzet, de ez nem jelenti azt, hogy a Covid-19-nek vége, mert bármikor jöhetnek új hullámok, fel kell készülni rájuk,  azaz változatlanul szükség van nyomtatott egészségügyi dolgokra.

A Simon Fraser Egyetem kutatói pontosan egy ilyen lehetséges új hullámra gondolva, tervezték a könnyen hordozható és olcsón gyártható szellőzőrendszert. Lényege, hogy a beteget – felügydelet mellett – levegőhöz juttassa. Az eszközhöz tartozik egy nyomtatott origamicső, amellyel jelentősen csökkent a tömege, mechanikai ellenállását pedig optimalizálták. Kim Woo Soo elmagyarázta, hogy míg a többi hasonló hordozható eszköz átlagára kétezer dollár, addig az övék mindössze kétszázba kerül.

Emellett, az ultrakönnyű anyagoknak köszönhetően, a rendszer mindössze 4,5 kiló. A fejlesztők egyébként nem pontosították a nyomtatóeljárást.

A robotikus fémnyomtatással foglalkozó amszterdami MX3D összeállt az egyedi kialakítású jachtokat építő, szintén holland KM Yachtbuildersszel, és 4 méter hosszú, és nagyon vastag csónakgerincet nyomtattak alumíniumból.

A nyomat elkészítése része az MX3D 3D nyomtatás hajóipari alkalmazásaival foglalkozó kutatásának. A teljesen „személyre szabott” darab tökéletesen szemlélteti a drótíves additív gyártás (Wire Arc Additive Manufacturing, WAAM) lehetőségeit egy olyan szektorban, ahol közismerten nagyok az elvárások és a követelmények. A hosszútávú cél, hogy működő alternatívát kínáljanak a hagyományos gyártóeljárásokkal szemben.

Az MX3D az Amszterdam Red Light Districtjében printelt, idén átadott gyalogoshíddal vált ismertté. A WAAM technológiát azóta más területeken, köztük a hajóiparban is elkezdték használni.

Tengeri eszközök készítése drága, a leállások komoly anyagi következményekkel járnak, a gyártás gyakran a javítóműhelyektől és a pótalkatrész-raktáraktól távoli üzemekben történik. Az olcsóbb és gyorsabb WAAM pontosan ezekre a problémákra kínál megoldást. A tervezést és az összeszerelést automatizált folyamattá alakítja, az anyaghasználat optimalizálható, komplex mértani formák kivitelezhetők. Mindez együtt komoly anyagi megtakarításokat eredményez.

Közben egyre nehezebbé vált csónakgerincet építeni. Azért van így, mert nemhogy kevés, de döbbenetesen ritka a tapasztalt szakember, és hagyományos technikákkal már megoldhatatlan a modern világban fontossá vált egyedi kialakítás.

A gerinc a csónak legmélyebben lévő része, az egyensúly megtartásával megakadályozza, hogy a szél elfújja a vízijárművet.  A fejlesztők 180 kilós darabot találtak ki. Az összeteljesítményt javítandó, a nyomtatott gerinc merevítőket is tartalmaz.

A nyomattal meg akarják szerezni a Lloyd’s Register tanúsítványát, ami hitelesítené a felhasznált fémeket, és komoly garanciát jelentene a vásárlók számára.

A partnerek további terve, hogy bármilyen hajóhoz tartalékalkatrészeket és új részeket gyártsanak. A WAAM technológiával forradalmasíthatják az alkatrész-készítést.

A globális környezeti problémákra reagálva, az építőiparnak újra ki kell találnia magát. Kínától Hollandiáig, az Egyesült Államoktól Dubaiig, a 3D nyomtatás kitüntetett szerepet játszik a változásokban, építészeti alkalmazásai, a lehetőségek folyamatosan bővülnek.

Valentino Gareri és a technológiára és jóléti szolgáltatásokra specializálódott Steve Lastro (65Sides) összeállt a világ egyik vezető építőipai vállalatával, a Delosszal. Közösen tervezték és nyomtatják majd a fenntartható, ökológiai igényeknek megfelelő Napraforgó Települést (Sunflower Village), egy falucskát.

Az alacsony népességű mezőgazdasági területekre, a nagyvárosokból történő, a kronavírus-járvány következtében egyre tömegesebb elvándorlásra reagálva kitalált Sunflower Village tizenkilenc fenntartható házból áll. Már az elnevezés is jelzi, hogy Garerit a növény formája ihlette meg.

„A kő- és faszerkezetektől a téglákig és a boltíves rendszer elfogadásáig, vagy a megerősített betonszerkezetek bevezetéséig, az új megoldások magasabb és áttetszőbb épületek alkotását tették lehetővé. A hagyományos technikákkal összehasonlítva, mivel munka közben kevesebb földet használnak fel, az építési folyamatok egyre fenntarthatóbbak” – olvasható a 655Sides sajtóközleményében.

A környezetbarát építési módszer kiválasztása mellett, értelemszerűen arra is törekednek, hogy a házak energiafogyasztása a lehető legalacsonyabb legyen. Mindegyiket napelemekkel szerelik fel, a tetőket pedig úgy állítják be, hogy a legnagyobb napsugárzás érje őket. Úgy fognak működni, mint a természetes modell, a napraforgó.

A tető nemcsak napot, hanem csatornáiban esővizet is gyűjt, amely aztán egy tartályba kerül, és öntözésre, illetve a mellékhelyiségekben használják fel.

A házak speciális mértani kialakítása erősíti az úgynevezett „kéményhatást”, aminek az a lényege, hogy a természetes szellőzésnek köszönhetően, jelentősen csökkenti a légkondicionálásra fordított energiamennyiséget.

A Napraforgó Település egyelőre csak terv, valószínűleg pár éven belül válik valósággá. Mivel környezetbarátabb és fenntarthatóbb a mai falvaknál, a 3D nyomtatásnak is köszönhetően, kivitelezhető alternatíva.

A főként luxuskiegészítőkben utazó Jimmy Choo és az újításairól ismert Nagami tervezőcsapat összeállt, és két különleges bútort alkottak együtt, amelyeket először egy milánói szakmai vásáron mutattak be.

A spanyol Nagami küldetésének érzi a terméktervezés jövőjének kiaknázását, hogy egy új technológiai kor eszközeivel alkosson tárgyakat. A 3D nyomtatást és robotokon alapuló gyártást közös nevezőre hozva, egyrészt nagyméretben állítanak elő objektumokat, másrészt ezek a „dolgok” masszívan személyre szabhatók, teljesen egyedire alakíthatók ki.

A „Folyékony arany” kollekció nagyméretű 3D nyomtatással, robotkar-alapú nyomtatótechnológiával készült. A cím onnan ered, hogy mindkét tárgy aranyozott. Az egyik darab teljesen egyedi kávézóasztal, a másik vitrinszerű szerkezet.

Ezek a tárgyak, extrém-egyedi bútorok tökéletesen szemléltetik a 3D nyomtatás lehetőségeit, hogy mennyire meg tudja változtatni, képes forradalmasítani a lakkberendezést, belső építészetet.

A kivitelezéshez száz százalékban újrahasznosított anyagot használtak, egyértelműen jelezve, hogy elkötelezettek a környezet megóvása, a klímakatasztrófa hátráltatása mellett, illetve, hogy bebizonyítsák design, technológia és fenntarthatóság töretlen egységét, a három terület közötti kapcsolat fontosságát.

„Mindkét tervet a természet organikus mozgásai és elemei inspirálták. Az egyedülálló aranyárnyalat Jimmy Choo elbűvölő esztétikája előtti tisztelgés. Szilárdból és fényesből áttetszővé és éterivé változva, folyamatosan meglepő légkört teremt” – magyarázza a Nagami csapat.

A kávézóasztal felülete a természetes evolúció állandó mozgására hivatott reflektálni, mintha feloldódnának a szélben. Az alkotók egyértelműen új, korábban ismeretlen területekre kalandoztak.

A lehetőségek határait feszegetik.

A hollandiai Nijmegenben szeptember óta használható a világ leghosszabb és legszélesebb, 29 méteres nyomtatott hídja. A rétegről rétegre végzett betonnyomtatás a Weber Beamix Benelux és a BAM-csoport munkája.

A 3D nyomtatás teljes szabad kezet adott Michael van der Kley tervezőnek, elképzeléseinek nem szabtak határt az anyag és a hagyományos gyártóeljárások korlátai, például a beton megmunkálása.

Mivel a fesztávolság nem mindenhol állandó, és figyelembe kellett venni a szerkezet változó súlyát, úgy döntöttek, hogy a hidat nyomtatható részekre osztják, majd a végső tervhez pontos adatokon alapuló parametrikus modellt használtak.

A város vezetősége nagyon elégedett az innovatív megoldással. A településen eleve több híd található, így külön büszkeséggel tölti el őket, hogy Nijmegen egy ennyire speciális szerkezettel gyarapodott.

Elvileg egy nyomtatott híd sokkal hamarabb elkészül, mintha hagyományos módszerrel építenék. Több a rugalmasság, nagyobbak a tervező lehetősége, és persze fenntarthatóbb is, mivel kevesebb beton kell hozzá.

A kivitelezésben résztvevő vállalatok, személyek célja, hogy a 3D nyomtatás valódi alternatíva legyen, és bevett eljárássá váljon házak, hidak és más építmények létrehozásához.

Nijmegent 2018-ban „Európa Zöld Fővárosává” választották, a tervező és a polgármester akkor döntöttek arról, hogy a várost megajándékozzák a környezetbarát technológiával készülő, nagyon speciális híddal.

A Weber Beamix vezetősége elmondta, hogy az additív gyártásnak köszönhetően, feleannyi betont használtak, mintha más technikával dolgoztak volna. A printer csak akkor rakta le az anyagot, amikor szerkezetileg valóban szükség volt rá.

Bizakodnak, hogy a technológia beérik, és gyorsan elterjed az építőiparban.

Különböző sportokban, elsősorban a hozzájuk használt lábbelikben is egyre gyakrabban találkozunk a 3D nyomtatással. Az adidas közismert ezirányú úttörő tevékenységéről, de – szerencsére – nincs egyedül, mert más cégek szintén felismerték az additív megoldásokban rejlő lehetőségeket.

Sport, lábbelik és technológia találkozása mindig izgalmas, és egyáltalán nem újkeletű. Az utóbbi idők nagy újdonsága, hogy a 3D nyomtatás is jelen van (természetesen a mesterséges intelligencia is).

A spanyol Elisava Designiskola diákjai hegymászásra fejlesztettek tökéletes cipellőt, amely stílszerűen az Athos nevet viseli. A „cicalábakat” úgy dolgozták ki, hogy jobban segítsenek az egyensúlyozásban, a talpon maradásban, miközben megakadályozzák, hogy a hegymászó esetleg elcsússzon vagy elessen.

Ugyan nélkülözhetetlen darabok, de a hegymászó cipők mégis gyakran kényelmetlenek, sőt, nem egyszer okoznak balesetet, sebesülést viselőjüknek. Az egyik ok, hogy a profik sokszor két-három számmal kisebb cipőt hordanak, mert úgy jobban alkalmazkodnak a terephez, jobban tartják a pozíciót, ezzel szemben, fáj is nekik közben.

A spanyol diákok pont ezt a problémát oldották meg 3D nyomtatással. Eredetileg „csak” a 3DP-re akartak valamilyen innovatív alkalmazást találni, aztán addig kutakodtak, amíg nem szembesültek a hivatásos hegymászók problémájával, hogy mennyire kényelmetlen cipőkben járnak.

Mindegyik hegymászó személyére szabott megoldást dolgoztak ki, hogy jobban alkalmazkodjanak a környezethez – és a cipők a lábakhoz –, növeljék a teljesítményt, és persze viselőik (végre) kényelmesen is érezzék magukat.

A lábbelik egyedivé alakítása elképzelhetetlen lett volna 3D nyomtatás nélkül: leszkennelték a lábakat, a prototípust személyre szabták, majd legyártották a cipőt – kinyomtatták, elvégezték az utómunkálatokat, végül pedig „összeszerelték.” A nyomtatott rész a cipő váza, a gumikat és más erősítő-feszítő darabokat külön kell hozzátenni.

Összességében egyszerű gyártófolyamatról van szó. TPU-t, termoplasztikus polimert használtak, ami azért jó, mert nagyon rugalmas, elasztikus. A 3DP természetesen más szempontból is kifizetődő volt: mivel felelősebb és fenntarthatóbb vele a gyártás, a munkafolyamatokon és az anyagokon is ötven-ötven százalékot spóroltak.  

Az IDTechEX piackutató cég új beszámolót (The 3D Printing Ceramics 2022-2032) tett közzé a viszonylag fiatal és sokak számára teljesen ismeretlen kerámiaalapú additív gyártás jelenről és jövőjéről. Az összkép pozitív: 2032-re hétszeres növekedés, 400 millió dolláros piac várható.

A tanulmány a kitüntetett alkalmazások, az anyag- és a gépgyártók, a szoftverfejlesztők és a végfelhasználók mellett például a kerámiákat leginkább használó szektorokat elemzi.

A polimer- és a fémnyomtatással összehasonlítva, a sokkal kevésbé elterjedt és népszerű megoldást elsősorban kutatási célokra (majdani orvosi, környezetvédelmi, energiatárolási stb. alkalmazásokra) és prototípusgyártásra használják, tehát a kerámiás additív gyártásról nyugodtan állítható, hogy gyerekcipőben jár. Ezek a felhasználások ugyanis egyértelműen a 3DP kezdeti szakaszában bírnak kitüntetett jelentőséggel, ekkor ugyanis minden mást maguk mögé szorítanak.

A k+f és a prototípuskészítés mellett a légjárműipari, védelmi, fogorvosi és vegyi alkalmazások fontosak, de ezekben a szektorokban is csak kisszériás gyártásról beszélhetünk még – természetesen nagyon komoly potenciállal.

A kerámiák jelenlegi használatának legfőbb oka, hogy az így készült darabok jóval olcsóbbak, viszont komplexebb formák, mintha hagyományos technikákkal dolgoztak volna rajtuk. Fröccsöntéssel például jóval drágább, és hosszabb ideig tart a gyártás. Ebből a szempontból a kerámianyomtatás ugyanazokkal a ma már közismert előnyökkel rendelkezik, mint a polimer- és a fémalapú.

A binder jetting, a fénnyel történő megmunkálás, az extrudálás stb. a jelenleg leggyakoribb technikák. Egyes cégek, például a Lithoz és a 3D Ceram a kezdetek óta specialistának számítanak, mert már akkor, idejekorán ráálltak a kerámiákra.

Velük szemben, mások gépeiket úgy alakították át, hogy kompatibilisek legyenek ezekkel az anyagokkal. Érdeklődésük egyértelműen jelzi a növekedést, a területben rejlő piaci potenciált.

Rengeteget hallunk a 3D nyomtatás légjármű- és autóipari, vagy egészségügyi alkalmazásairól, az olaj- és gázszektoriakról viszont annál kevésbé. Pedig vannak, ráadásul nagyon fontosak.

A párizsi székhelyű multinacionális gyártó Vallourec és a Total például pár hónapja jelentette be, hogy egy északi-tengeri olajfúrótornyon sikeresen telepítették a világ első nyomtatott vízsugár-szabályozó szerkezetét, az olaj- és gázfúró ipar egyik biztonságkritikus komponensét. Általában azért használják, hogy a kutakban (építésük során) megakadályozzák a szénhidrogének felhalmozódását.

A kivitelezéshez, nagyobb darabokhoz ideális huzalíves additív gyártást (wire arc additive manufacturing, WAAM) használtak. A fémnyomtató eljárás az FDM-hez hasonló, csak nagyobb léptékben működik. A Vallourec a technológia egyik specialistájával, a rotterdami kikötőben működő RAMLAB 3DP laborral közösen végezte a printelést.  

A szabályozó 1,2 méter magas, tömege 220 kiló, ami ugyan soknak tűnik, de a 3D nyomtatásnak köszönhetően feleannyi, és a környezeti lábnyom is kisebb, mintha hagyományos technológiát alkalmaztak volna. A káros gázok kibocsátását 45 százalékkal redukálták.

Utóbbi szám kulcsfontosságú a Totalnak, mert 2050-ig 60 százalékkal akarják csökkenteni a széndioxid-lábnyomukat.

Erős nyomás alatt álló darabról van szó, aminek nagyon ellenállónak és megbízhatónak kell lennie egy tengeri olajfúró-torony biztonságos működéséhez. A gyártófolyamatot többször kellett hitelesíteni, számos teszttel ellenőrizték, hogy a szénhidrogének tényleg „kordában tarthatók”, nem lőnek-e ki, amelyek emberéleteket követelhetnek, másrészt nagyon súlyos természeti következményeik lehetnek.

Mindkét fél elégedett az együttműködéssel és az eredménnyel.

Vészesen közeledik a Halloween, az ősi kelta hagyományokból kialakult ír ünnep, október 31. éjszakája. Elsősorban az angolszász országokban tartják, de mára az egész világon elterjedt, így Magyarországon is egyre többen ünneplik a holtak szellemének visszatérését, amikor az élők félelmükben különböző maszkokba öltöztek, hogy úgy álcázzák magukat, védekezzenek.

Az élőhalottak éjszakája a globális populáris kultúra része lett. Filmek és novellák borzongatnak vele, az évek múltával azonban az ünnep bulizós, szórakoztató oldalára tolódott át a hangsúly, világszerte egyre több mókás maszkos rendezvényt tartanak.

Halloween-maszk természetesen 3D nyomtatással is készíthető, a printelt álarcok minősége pedig folyamatosan javul. A Batman Jokerétől kezdve Pókemberig, birodalmi katonáig, manapság a legkülönlegesebb és leghátborzongatóbb nyomtatott álarcokkal riogathatunk, vagy nevettethetünk meg például Salvador Dalival barátot, ismerőst. A 3Dnatives szakportál ezekből válogatott.

A 2018-ban alapított, Tennessee állambeli Maxxwell Motors az ExOne közreműködésével egyedi, nyomtatható réztekercselés tervet dolgozott ki innovatív elektromos motorjaihoz, de a tekercselt rész elektromos autókban és más járművekben, ipari eszközökben szintén használható.

Sikeresen bebizonyították, hogy a rendkívül hatékony, tekercselt rézrész 3D nyomtatással, „kötőanyag-sugárzás” (binder jetting) technikával elkészíthető. Az új megoldás kiküszöböli az elektromos motorok réztekercsinek hagyományos gyártásával járó kihívásokat. Nincs szükség klasszikus tekercselésre, hajlításra stb. Több hatékonynak nem nevezhető lépés kiiktatásával, javul az alkatrész teljesítménye is.

A Maxxwell Motor szabadalmaztatott elektromosmotor-tervein a réztekercsek az áramvezetés miatt teljesen körbeveszik a motort. Ezeken a részeken nagyjából 36 tekercset használnak. A két cég úgy döntött, hogy az összest egyetlen nyomatba integrálja, amellyel sok idő és természetesen pénz spórolható meg. Nem véletlen, hogy a korábban nehezen megoldott gyártási problémák is eltűntek.

A Maxxwell Motors hangsúlyozza, hogy mindig a legfenntarthatóbb megoldásokra törekednek, és a 3D nyomtatás ilyen: növeli a hatékonyságot, kevesebb a hulladék, optimalizált a teljesítmény. Már az alapításkor az elektromos motorok ritkaföldfém mágnesek nélküli gyártását tűzték ki célként, jelenleg kilenc amerikai és világszabadalmuk van, két terméket dobtak piacra: egy 10 kilowattos, léghűtéses motorgenerátort és egy 150 kilowattos folyadékhűtésű motort.

Az optimalizált réztekercsek és forgórészek a hibrid és a tisztán elektromos motorokra való áttérést biztosító tényezők közé tartoznak. A jelenlegi gyártási módszerek viszont költségesek, nem túl hatékonyak, korlátozottak a tervezési opciók, és mindez a teljesítményre is kihat.

A Maxxwell Motors és az ExOne sikeresen bebizonyította, hogy van más megoldás. Jelenleg azt fejlesztik tovább, és dolgoznak a teszteken.