FREEDEE BLOG

A 2019 szeptemberében indult és még mindig aktív, űrtechnológiában használt tárgyakat előállító, beszédes nevű HighPEEK projekt szponzora, az Európai Űrügynökség (ESA). A csúcsra és a PEEK nevű polimerre utalás egyértelműen jelzi a 3D nyomtatás kitüntetett szerepét.

Magát a projektet egy finn kutatócsoport jegyzi, és olyan vállalatok vannak benne, mint a csúcsminőségű ultrapolimerekhez ipari 3D nyomtatórendszereket fejlesztő finn miniFactory egyik partnere, a Maker3D, míg a munkához a cég Ultra 3D printerét választották ki.

A maiaknál könnyebb és gyorsabban gyártható űrhajókban gondolkoznak, a kutatásuk világűrbeli használatra alkalmas, nyomtatható polimerek fejlesztésére összpontosul. Az Ultra tökéletes partner ezekhez az anyagokhoz, ráadásul többféle matériát is kombinálhatunk vele.

Mivel a világűrbe kerülő összes kilogramm költsége akár a 30 ezer dollárt elérheti, nagyon fontos, hogy a gépek könnyebbek legyenek. A projekt 50 százalékos tömegcsökkenést, és a munkaidő minimalizálását akarja elérni. Pont ezért helyettesítik a fémrészeket extra csúcsteljesítményű, termoplasztikus polimerekkel.

Az anyagokat tesztelték, és megfeleltek a nagyon szigorú követelményeknek: a belőlük készült nyomatoknak ellen kell állniuk az erős rezgéseknek, ultraibolya sugaraknak, elektromos kisüléseknek és a hőmérséklet gyors, drasztikus változásainak.

A műholdakban használt alkatrészeknek rezgéssel és indítóterheléssel kombinált űrkörnyezetben kell bizonyítaniuk. Két példacsoportot választottak ki: burkolatokat és tartószerkezeteket. Ezeket hasonlították össze korábbi műholdak fémes részeivel. A második csoportot szemléltető nyomat egyrészt sokkal komplexebb, mint az azonos rendeltetésű fémrész, másrészt 59 százalékkal könnyebb a hagyományos alumíniumváltozatnál. Az ultrapoliomerből printelt burkolat szintén könnyebb, de ennek ellenére ugyanazokat a funkciók kivitelezhetők vele, mint az eredeti alumíniummal.

A speciális infravörös IRES-C szenzor újratervezett burkolatához szénnel megerősített PEEK-t használtak, a szerkezet ismét könnyebb lett, alapfunkciói közül egyről sem kellett lemondani. Mivel az űrutazás során nagy a terhelés, a teszteknek átfogónak kell lenniük.

A miniFactory Ultra printerét a FreeDee forgalmazza Magyarországon. A gép a kínálat újdonsága.

A Ford évek óta foglalkozik 3D nyomtatással, nyomtatószálaktól a homokig, porokig, több anyagot és technikát használnak. Időt spórolnak, minőséget javítanak velük.

A fenntarthatóság mind a Ford, mind a HP számára prioritás. Éppen ezért eldöntötték, hogy összeállnak, és újrahasznosítanak, fröccsöntött alkatrészekké alakítanak nyomtatóporokat, printelt darabokat. A reciklált anyagokat fröccsöntött üzemanyag-vezeték kapcsok gyártására szánják, amelyeket először Super Duty F-250 teherautókra szereltek fel.

Az új darabok az eredetieknél jobban tűrik a vegyszereket és a nedvességet, környezetbarátabbak, tartósabbak, 7 százalékkal könnyebbek, 10 százalékkal olcsóbb az előállításuk. A Ford újrahasznosításra alkalmas, további tíz üzemanyag-vezetéket azonosított a modelljein.

„Fenntartható anyagok új megmunkálási módjainak a kutatása, a hulladék csökkentése fontos a Ford körkörös gazdasága számára. Sok cég remekül él a 3D nyomtatótechnológiák lehetőségeivel, de a HP-vel mi vagyunk az elsők, akik a valószínűleg a talajban kikötő porhulladékot működő és tartós autó-alkatrészekké alakítjuk át” – nyilatkozta Debbie Mielewski, a Ford egyik mérnöke.

Céljuk a 100 százalékosan fenntartható nyomtatóanyagok használata az autóiparban.

A HP 3D nyomtatóit eleve abszolút hatékonyra tervezték, ügyeltek a minimális anyagveszteségre, az anyagok nagy részének újbóli felhasználására. A Forddal közösen kidolgozták, hogy semmiféle veszteség ne termelődjön.

A fenntarthatóságról elmondták, hogy folyamatosan emelik a mércét, és a Forddal való együttműködéssel jobban kiaknázzák a printerek környezeti előnyeit, az anyagok tulajdonságait. Ellen Jackowski, a HP fenntarthatósági vezetője szintén a körkörös gazdaság megvalósulásáról beszélt.

A televízióktól az okostelefonokig, autókig, játékkonzolokig, a globális félvezető-hiány minden elektronikai termék gyártására rányomja a bélyegét: az árak folyamatosan emelkednek. A számítógép-alapú rendszerek „agya”, a chip 2020-tól egyre kisebb mennyiségben áll rendelkezésre, egyes prognózisok szerint a mostani helyzet akár 2023-ig elhúzódhat.

Eredetileg, a koronavírus-járvány első hullámakor átmenetinek tűnt, de a gyártás hiába tért vissza a normális kerékvágásba, megváltozott életkörülményeink miatt állandóan nő az elektronikai termékek – és törvényszerűen a chipek – iránti kereslet, a kínálat pedig drámaian beszűkült. Olyannyira, hogy még az Apple is két hónappal csúsztatta az iPhone 12 értékesítését, de PlayStation 5-öt is képtelenség jelenleg beszerezni.

Az első jelek a gyártószektor összes szegmensét érintő beszállítói lánc akadozására utaltak. Mivel folyamatosan otthon ücsörgünk, és szinte csak komputerizált eszközökkel kommunikálunk, az egekbe szökött a kereslet. A gyártók egyelőre nem tudtak megfelelően reagálni.

A hiány mostanra érte el a válságszintet, amely sajnos a 3D nyomtatás világát sem kerüli el, többek között a printerek és a nyomtatófejek iránti igény nagyobb lehet, mint a kínálat. A következő hetek, hónapok súlyosnak ígérkeznek, és a globális ellátási lánc krízise a lokális 3DP egyik-másik előnyét is negatívan befolyásolja.

Ebben az esetben a 3DP más helyzetekben működő nagy előnye, a helyi gyártás sem működik. Elektronikus áramkörök, chipek ugyan printelhetők már, és például az élharcos Nano Dimension komoly eredményeket ért el ezen a területen, a tömegtermelés azonban lehetetlen. A technológia egyelőre nem elég kiforrott hozzá.

A 3DP szektorban most kezd érződni a hiány hatása – minél komplexebb egy technika, annál inkább. Legegyértelműbb eset, hogy nincs elég nyomtatófej a 3D Systems sikeres MJP 2500 W műgyanta-alapú 3D nyomtatójához. A gépet az ékszerészetben széles körben használják, öntőformákat nyomtatnak vele. Ha viszont nincs elég nyomtatófej, áll a gyártás, és ezekben az esetekben a 3DP sem nyújt mentőövet.

Remélhetőleg a prognóziskészítők tévedtek, és a vártnál korábban kapcsol megint gőzerőre a chipgyártás.

A dublini székhelyű vezető piackutató cég, a Research and Markets a 3D nyomtatásban használt legjobb műanyagokat (PA, PEEK, PEKK, PEI, megerősített anyagok) elemezve, prognosztizálta, hogy 2020 és 2025 között évi 22,9 százalékos növekedés, és a mostani 72 millió dollár után, négy év múlva 202 millió dolláros piac várható.

A potenciál óriási, ennek megfelelően a magas szintű hozzáadott értékekkel rendelkező termoplasztikus anyagok iránti kereslet is folyamatosan nő. Kiváló vegyi, mechanikai adottságaik, az oldószerekkel, valamint a hővel szembeni ellenállásuk, (csúnya magyar szóval) masszívságuk miatt egyesek a fémekkel is felveszik a versenyt.

Pontosan az említett tulajdonságaik miatt nem véletlen, hogy ezek a polimerek évek óta népszerűek. Ezért használják őket a nagyon magas „belépési szintet” – nyomtatási paramétereket (kompatibilitás más ipari anyagokkal, extrudálás hőmérséklete stb.) – megkövetelő szektorokban, mint például a légjármű-, az autóiparban, a vasutaknál, vagy az egészségügyben.   

Az elemzés a nyomtatószálakra (filaments), porokra, szemcsékre, a földkerekség régióinak piaci helyzetére, illetve a lehetséges alkalmazásokra szintén kitér.

Értékben és mértékben a PEEK és a PEKK esetében a legjelentősebb a növekedés. Előbbit sterilizáló jellege, az emberi csontozathoz hasonló tulajdonságai miatt előszeretettel használják az egészségügyben, például személyre szabható implantátumokhoz. Egyes polimerek fémes gerinc- és ortopédiai beültetéseket is helyettesíthetnek.

A polimerek formáját illetően, a következő években a nyomtatószálakat és a szemcséket fogják leginkább használni. 2019-ben az előbbiek voltak a legnépszerűbbek, ami főként az FDM printerekkel való kompatibilitásukkal magyarázható. Egyes gyártók (Arkema, Evonik, Solvay stb.) pedig, az egyre nagyobb keresletet látva, műanyag-szemcséket kínálnak. Természetesen a porok piacán szintén növekedés várható, amelyet elsősorban a porágyas fúzió további fejlődése, valamint a védelmi és légjármű-ipari igények növekedése indokol.

A kiváló minőségű polimerek piacán a szelektív lézeres szinterezés a leggyorsabban fejlődő technológia. Az anyagkínálat viszont egyelőre korlátozott, mert még kevés SLS printer kompatibilis a csúcsmatériákkal. A fejlesztések viszont rövid időn belüli komoly változásokat vetítenek előre.

Földrajzi régiók terén Észak-Amerikáé, azon belül az Egyesült Államoké a vezető piac. Európa a második, az Ázsiai-Csendes-óceáni térség nem sokkal mögötte a harmadik.

A 3D nyomtatás egyik legmeghatározóbb cége, az amerikai-izraeli Stratasys bejelentette, hogy új szabadalmaztatott eljárással, név szerint a szelektív abszorpciós fúzióval (SAF) megjelenik a porágy-fúziós gépek piacán (is). Teljesen logikus lépés.

Eddig főként az FDM- és a több anyagból többszínű nyomatokat előállító PolyJet-technikában alkottak maradandót, az utóbbi időben a szeterolitográfiával újítottak, a 2021 harmadik negyedévében várható H Series printerek pedig immáron a porágyas fúziót képviselik. A lépés azért is törvényszerű, mert előrejelzések szerint az ezen a módszeren alapuló nyomtatásból származó bevételek évi 21 százalékkal növekedhetnek 2020 és 2024 között.

A H Series-t magasszintű gyártásra találták ki, az alkalmazások a fogyasztói, a gépjármű, az elektronikai és az ipari berendezések szektorokban várhatók. Az új eljárásnál infravörös energiát elnyelő folyadékot használnak, amely meg- és összeolvasztja a porrészecskéket.

Az SAF tíz év kutatásfejlesztés eredménye, és míg szelektív lézeres szinterezéssel (SLS) a műanyagport pontról pontra olvasztják meg lézerrel, ezúttal az energiaelnyelő folyadékon van a hangsúly.

A rendszer több piezoelektromos nyomtatófejjel szerelték fel, amelyek az energiát masszívan elnyelő egy vagy több csepp folyadékot löknek ki magukból.

Ez úgy történik, hogy egy henger műanyagport szór a nyomtatási felületre, majd a fejek speciális folyadékot helyeznek az összeolvadó részekre. Az infravörös lámpa ezt követően áthalad a felület felett, a folyadék pedig elnyeli az energiát, a műanyagport az óhajtott 3D modellé olvasztja össze.

A Stratasys úgy specifikálta a rendszert, hogy elkerülje a hibákat, például a nyomat megcsavarodását, összességében a minőségromlást. A printer a port ellentétesen forgó hengerrel osztja el egyenletesen a tálcán, a print minden részét ugyanannyi hőhatás éri.

Az új eljárással a tömeges nyomtatást, az alkalmazási kör bővülését akarják elérni. Poliamidoktól az elasztomerekig, a cég műanyagok eddiginél is szélesebb választékában gondolkodik.

A tengeri/óceáni ökoszisztémák egészsége, megóvásuk létfontosságú az emberi élet és a bolygó számára. Több szempontból is az: például, mert a földkerekség lakosságából öt személyből kettőnek a hal az elsőszámú állati protein.

Ezek az ökoszisztémák az árvízvédelemtől kezdve az üdülésig/turizmusig, szerteágazó területeken kulcsszereplők: szállítmányozásban, a szennyezettség ellenőrzésében, viharok elleni védekezésben stb. De talán a legfontosabb, hogy a víz a széndioxid-megkötésben, és így a tengeri/óceáni ökoszisztémák a gyorsuló klímakatasztrófa elleni küzdelemben szintén kihagyhatatlan tényezők.

Folyamatos megfigyelésük, monitorozásuk az ott élő állatok és növények egészségének, az általuk kialakított egyensúly fenntartásának egyik feltétele, de nélküle a „halból élő” lakosság létkörülményei is megváltoznának – drasztikusan romlanának.

A második legnagyobb dél-koreai városhoz, Puszanhoz közeli Koreai Oceanológiai Tudományok és Technológiai Intézet kutatói két másik akadémiai intézménnyel együttműködve, a tengeri környezetet megfigyelő, adatokat gyűjtő „intelligens” bóját terveztek.

A terv nem új, de tavaly a kivitelezésben is komoly előrelépést tettek, a prototípust pedig nemrég mutatták be. A fejlesztők elmondták, hogy bójáik több mint tizenötféle adatot gyűjthetnek, köztük a víz sótartalmának, pH-jának (egy adott oldat kémhatásának), hőmérsékletének a változásairól, de a halászatra alkalmas és használt területek koordinátáiról is. Mivel a megoldás nemcsak ígéretes, hanem energiatakarékos, biztonságos és nem utolsósorban méretezhető is, további alkalmazásokra számítanak.

A bójákat tengervíz-elemek működtetik, amelyek a természetben bőségesen előforduló nátriumforrást használnak. Nátriummal töltik fel őket. Az Intézet és partnerei cégekkel együttműködve próbálnak előállítani több tengervíz-elem alapú terméket.

Ezeket az eszközöket 3D nyomtatással alakítják ki nagy mennyiségben egyedire; igaz, más technikával nem is nagyon lehetne. Ráadásul a költségek sem ugranak meg szignifikánsan – és ez is a 3D nyomtatásnak köszönhető.

Az interplanetáris űrrepülés valóra válásához közeledve, a szektorban egyre többen foglalkoznak a világűrbéli additív gyártással. A NASA-nak fémnyomtatót fejlesztenek, az Európai Űrügynökség (ESA) pedig szintén printert tervez és gyárt; az egyelőre névtelen FFF-gép korai, prototípus-állapotánál tartanak.

A fejlesztések az IMPERIAL projekt keretében történnek, az egészen különleges rendszer futószalagot használ elvileg végtelen hosszúságú nyomatok előállításához. Egy csomó a magas hőmérsékletet tűrő, gondosan tervezett nyomtatószállal kompatibilis.

A projektkonzorcium tagjai az OHB és az Azimut Space német űrhajós cégek, az ír Athlone Technológiai Intézet és a BEEVERYCREATIVE portugál 3DP szolgáltató.

A gép lehetőségeit az ESA koramárciusi Fejlett Gyártás workshopján mutatták be, ahol egy 1,5 méter hosszú rudat printeltek vele.

Az IMPERIAL az ESA korábbi sikeres MELT projektjének a folytatása. Az ipari FFF 3D nyomtatást tesztelték vele a súlytalanságban. Az IMPERIAL egy lépéssel tovább megy: a teljesen az űrre tervezett gyártórendszer a mai printerek méretkorlátait hivatott megszüntetni. A gépek munkatere által jelentett megkötéseket már sikerült túllépniük – ezt demonstrálták a workshopon, ahol bebizonyosodott, hogy a kompakt printer képes feldolgozni nagyteljesítményű termoplasztikus anyagokat.

Valószínűleg kívánság szerinti (on-demand) gyártásra és karbantartásra fogják használni a Nemzetközi Űrállomáson (ISS).

„Földön kívüli gyártómegoldások kidolgozása nagyméretű tárgyakhoz létfontosságú lesz a jövőbeli űrmissziók fenntarthatóságához” – magyarázza Advenit Makaya, az ESA egyik mérnöke.

A printernek szigorú technológiai feltételeknek kell megfelelnie: kiváló, földi minőségű polimereket kell korlátlan hosszúságban nyomtatnia mikrogravitációs környezetben. Áramfogyasztása erősen korlátozott, és a nyomatoknak utómunkálatok nélkül kell használhatónak lenniük (azokra nincs lehetőség az Űrállomáson). Az anyagveszteséget minimalizálni kell, és úgy, hogy teljesen újrahasznosítható legyen.

A montreali PyroGenesis portfoliója szerteágazó: védelmi, bányászati, fémfeldolgozó, olaj és gáz, környezetvédelmi és additív gyártóipari cégeknek kínál high-tech megoldásokat.

Március 11-től pedig hivatalosan is jelen van a NASDAQ részvénypiacon. Az azt megelőző egy évben a cég papírjai a kanadai tőzsdén is kifejezetten jól teljesítettek.

„Izgalmas mérföldkő a vállalat történetében, jó ideje terveztük, és dolgoztunk közösen rajta. Büszkék vagyunk, hogy NASDAQ tagok lettünk, és várjuk a neves platformon való kereskedést. Részvényeinket mostantól két nagyobb tőzsdén jegyzik, és arra számítunk, hogy a pénzügyi közösségen belül a PyroGenesis ezzel még láthatóbbá válik, ugyanakkor potenciális ügyfeleink körében is jobban fogják ismerni a termékkínálatunkat” – nyilatkozta elégedetten P. Peter Pascali, a PyroGenesis elnök-vezérigazgatója.

Cégét a plazmaatomizáló technológia, az additív gyártóiparban népszerű Ti64 nevű titánpor-gyártás legfejlettebb folyamatának feltalálójaként tartja nyilván a szakmai közvélemény. Manapság már világviszonylatban is ők számítanak az egyik kulcsszereplőnek.

Ez azért lehet így, mert folyamatosan és nagymértékben növekszik a csúcsminőségű atomizált fémporok iránti kereslet. Az ok elég egyértelmű: a kereslet növekedése az additív gyártószektor térhódításának egyenes következménye. A PyroGenesis 2019-ben alapított is egy, kizárólag erre a területre fókuszáló leányvállalatot (PyroGenesis Additive).

Mivel nagyon komoly a benne lévő potenciál, a nyomtatópor-gyártás kapóra jött a cégnek, újrapozícionálta magát vele az üzleti világban. 2018-ban csúcstechnológiával felszerelt fémpor-előállító üzemet nyitottak, ott folyik a gyártás. Termékeiket főként a légjármű-ipari és a biomedikális szektor egyre több 3D nyomtatást használó vállalatai, szervezetei vásárolják.

Titánporukat hamarosan az európai piacon is terítik, az Aubert & Duvallal ezért lettek partnerek.

A hagyományosról az additív gyártásra történő átállás több szempontból kedvez az autóiparnak.

A szerszámokat házon belül elkészíthetik, ami gyorsabb, rugalmasabb, hatékonyabb, és a velük létrehozott termék is egyedibbre alakítható ki. Pótalkatrészek előállítására szintén hasznos technológia, különösen, ha azokat már nem gyártják szériában. De a 3DP nagyon komplex, alkatrész-specifikus hűtési csatornák integrálására is lehetőséget ad.

Az autóiparban az EOS M 400 gépe az egyik legnépszerűbb 3D nyomtató, az Audi is előszeretettel használja. A Volkswagen Csoporthoz tartozó gyártó évek óta alkalmazza a 3DP-t, prototípusokat építenek, kiegészítő alkatrészeket, szerszámokat gyártanak vele. A cég elemzőközpontjában a műanyag-nyomtatással például egy ideje a gyártási folyamat szerves részeként számolnak.

A fémnyomtató-központ 2017-ben, a bajorországi Ingolstadtban nyílt meg. Kezdetben pótalkatrészekre összpontosítottak, de az SLM (szelektív lézeres olvasztás) – lényegében lézeres porágy-fúzió – eljárással ma már más alkatrészeket és szerszámokat is printelnek. Ezekhez van szükségük az M 400-asokra. Az EOS gépeinek köszönhetik, hogy pótalkatrészekhez egyáltalán nem használnak hagyományos gyártóeljárásokat, például fröccsöntést.

Az együttműködés gyümölcsöző, a fémnyomtató-központtal kapcsolatban eleve az EOS adott tanácsot az Audinak. Azóta több mint százezer alkatrészt nyomtattak fémporból, amelyeket különböző modellekbe építettek. A technológiával fokozatosan jutott el addig, hogy sorozatgyártásnál is figyelembe vegyék.

Most bővíteni fogják az alkalmazások körét, ráadásul mindkét cég úgy gondolja, hogy a 3D nyomtatás a jövő elektromos autóinak gyártásában is nagyon komoly szerepet játszhat.

„Az EOS kezdeti minősítésétől az egész folyamatlánc belső fejlesztéséig és finomításán át egy új gyártási módszer szabványosításáig, most aratjuk le az évekig tartó fejlődés gyümölcseit. Amikor a hagyományos módszerek elérik a határukat, additív gyártást használunk. Így felelünk meg a minőségi szabványoknak és a gyártási időnek” – nyilatkozta Matthias Herker, a fémnyomtatás-központ technikai termékmenedzsere.

A 2011-ben alapított, ma már négyszáznál több személyt alkalmazó utrechti Ultimaker, a desktop 3D nyomtatás élharcosa a Nemzetközi Nőnap alkalmából húsznál több gépet adományozott középiskoláknak azért, hogy támogassa a nők STEM (tudomány, technológia, mérnöki diszciplínák, matematika) oktatásban való nagyobb részvételét.

A cég partnere az additív gyártási kutatások, találmányok, innováció és a terület népszerűsítésének vezető amerikai szervezete, az America Makes. A gépeket könnyű kezelni, szoftvereket és nyomtatóanyagokat is adnak mellé.

A kezdeményezés dicséretre méltó, mert a STEM szempontjából különösen fontos, elméletet és gyakorlatot összekapcsoló 3DP szektorban dolgozó mérnökök mindössze 13 százaléka nő. Az Ultimaker és az America Makes mindenképpen azt akarja, hogy sokkal többen legyenek, az arány jelentősen változzon.

„El vagyunk kötelezve az átlátható és mindenki számára könnyen használható professzionális 3D nyomtatók, szoftverek, anyagok és szolgáltatások létrehozása mellett. De vállalatként ennél is fontosabb, hogy fenntartható értékeket teremtsünk, és egyenlőség-alapú környezetet kovácsoljunk, amelyben lehetővé válik, hogy a következő generáció mérnöknői kihasználják a 3D nyomtatást, és ezzel a technológiával találjanak megoldást a világ kihívásaira. Együtt képesek vagyunk rá” – nyilatkozta Greg Elfering, az Ultimaker Americas elnöke.

A cég korábban is adakozott már oktatási céllal, tucatnyi printerrel járult hozzá a MakerGirl kezdeményezéséhez, amelyben rosszul felszerelt vidéki környezetekben tanítottak lányokat a technológiára.

A mostani adományozással a 3DP-ben rejlő vállalkozói lehetőségekre is fel szeretnék hívni fiatal nők figyelmét, hogy használják ki a technológiában lévő potenciált. Így kapcsolódnak az amerikai nemzeti szintű Additive Edge programhoz.

Az America Makes szintén elégedett, oktatási és munkaerő igazgatójuk, Josh Cramer elmondta: bizakodik, hogy emelkedni fog a területen dolgozó nők száma, ami nemcsak az additív gyártás, hanem az egész gyártóipar előnyére válik. (Az Ultimaker gépek magyarországi forgalmazója a FreeDee Printing Solutions.)