FREEDEE BLOG

Az additív gyártásban (prototípuskészítés, javítás, gyártás, pótalkatrészek készítése) is egyre magasabban jegyzett Siemens a lézeres porágy-fúzió (L-PBF) 3D nyomtatótechnológián alapuló különleges hibridmegoldást (HybridTech) talált ki turbinalapátok korszerűsítésére. Az eljárással a rendszer kritikus részeiben a lapátfejek meghibásodása nélkül telepíthetők hűtőszerkezetek.

A fémporos fúziós módszerek bevett gyakorlatnak számítanak a javításban és korszerűsítésben, meglévő fémrészek porágyas fúzióval történő módosítása viszont sokkal összetettebb. A lézerfejnek nagyon pontosan kell „ismernie” az összes megmunkálandó részt.

A Siemens Energy sikeresen abszolválta a feladatot, az L-PBF-nek köszönhetően, nagyon jó minőségű és nagyfelbontású szerkezeteket printelt. Az új terv eredményeként, a kritikus részek hatékonyabban hűthetők, amellyel megelőzhető az anyagveszteség.

Egy SGT5-4000F gázturbina egyetlen lapátja kb. annyi energiát alakít át, mint tíz Porsche 911. Ehhez a művelethez magas hőmérsékletre van szükség, amellyel nő a meghibásodások száma, alkatrészek deformálódnak, romlik a turbina teljesítménye.

A működésben lévő turbinalapátok egyedi formájúak, ami külön kihívást jelent, és egyben remek lehetőség a 3D nyomtatás alkalmazására. A 3D szkennelés és egy saját fejlesztésű algoritmus összekombinálásával, a lapátok formáját parametrikusan módosító digitális javítóláncot alakítottak ki. A mérnököknek arra is ügyelniük kellett, hogy a lézeres porágy-fúziót az oxidációnak nagyon ellenálló anyagra kellett kidolgozniuk.

Az első lapátsorral már elkészültek, és folyamatban van a szabványos javítási folyamat átállítása az újra. A jövőben a technológiát más alkatrészekre is tervezik alkalmazni, sőt új komponensek tervén is jócskán lehet majd javítani vele.

A HP két felmérést is készített az utóbbi hónapokban a 3D nyomtatás trendjeiről, alkalmazásairól. Főként a digitális gyártótechnológiák hatásaival, vállalati használatával foglalkoztak. A helyzet egyértelmű: a megkérdezettek 85 százaléka a növekedés egyik motorját látja bennük, és cégeik növelni fogják ezirányú befektetéseiket.

Gyorsítják az innovációt, csökkentik a gyártási költségeket, lehetővé teszik termékek tömeges egyedire alakítását. A 3DP megváltoztatja tárgyak tervezési, prototípuskészítési, gyártási és fogyasztási módját. Széleskörű elterjedésének vannak akadályai is, a legfőbb probléma a képzett munkaerő hiánya – ez hátráltatja a még több befektetést.

A megkérdezettek 64 százaléka újabb profi képzéseket javasol, 53 százalékuk vállalatok, kormányok, szervezetek és egyének összefogását, közös oktatási és a készségeket növelő programokba történő beruházást szeretne.

A technológia környezeti előnyeit szinte mindenki kiemelte, a megkérdezettek 90 százalékának kitüntetetten fontos szempont a nyomtatóanyagok és printelt darabok újrahasznosíthatósága, 88 százalékuk szerint a kormányoknak a társadalmilag és környezetileg egyaránt előnyös digitális gyártótechnológiák teljes támogatásával, fenntartható ökoszisztémákat kellene létrehozniuk.

Háromnegyedük szerint a 3DP növeli a gyorsaságukat, a személyre szabott gyártást, és raktározásra sincs többé szükség. 3D modelleken könnyebb módosítani, több iterációval jutunk el az egyedibb végtermékig. Ilyenek például az új sebészi modellek, nem véletlenül érdeklődnek egyre többen irántuk, a következő öt évben szignifikáns piaci növekedés várható.

A koronavírus-járvánnyal egyértelművé vált, hogy a beszállítói láncok mennyire ingatag lábakon állnak, illetve mennyire korlátozottak a mostani termelési módszerek. Az additív gyártás mindkét esetben megoldás: decentralizált modellt kínál, a lokális és a kívánság szerinti (on-demand) termék-előállítást részesíti előnyben.

A pandémia alatt elsők között a 3DP szektor reagált a gyors szükségletekre. Orvosi szerkezetek és segédeszközök előállításában vettek részt printerek, és ez cseppet sem véletlen: a következő öt esztendőben három iparágtól várják az additív gyártás legtöbb innovációját, amelyek közül az egészségügy az egyik, a gyártó- és a járműkészítő-szektor a másik kettő.

Ha a pandémia miatti helyzet engedi, és remélhetőleg akkor már engedni fogja, 2021 decemberében megnyitja kapuit a világ első (részben) 3D nyomtatással készült iskolája.

Az ilyen újdonságok hallatán, rögtön elkezdünk találgatni, hogy hol. Egyesült Államok? Kína? Valamelyik uniós ország? Dubai? Esetleg Szingapúr? Vagy Tajvan?

Egyik sem találna, és magunktól aligha jönnénk rá, mert az új építménynek a földkerekség egyik legszegényebb és kifejezetten low-tech országa, Madagaszkár ad majd otthont.

Az ötlet a coloradói Maggie Grouté, aki mindössze tizenöt éves volt a Thinking Huts startup alapításakor. Hat év telt el azóta, és most, partnereivel, a finnországi Hyperion Robotics-szal és a nemzetközi (San Francisco, Lisszabon, Párizs székhelyű) építészeti Studio Mortazavival a szó szoros és elvont értelmében is iskolateremtő projektbe vágott. Egyrészt az oktatást akarják hozzáférhetőbbé tenni – ami szegény országokban egyáltalán nem egyértelmű –, másrészt 3D nyomtatással kívánják ezt elérni.

A koronavírus-járvánnyal világszerte súlyosbodott az oktatás helyzete. Összesen kb. 1,2 milliárd gyereknek változott meg az élete, de mintegy 260 millióan semmiféle oktatáshoz nem férnek hozzá. A szituáció Madagaszkáron rosszabb, mint szinte bárhol másutt.

A Thinking Huts célja iskolák nyomtatása, az indiai-óceáni szigeten sem egyet terveznek. Ugyanakkor a környezet, a szükséglet, a relatíve stabil politikai helyzet, a lassan, de fejlődő gazdaság és a helyi megújuló energiákban rejlő potenciál miatt a helyszín tökéletesen passzol az elképzelésekhez, az első 3D nyomtatott iskolához.

A méhkaptár-formájú épületet extrudálás-alapú printerrel készítik. Egyes részeit, például a tetőt, ajtókat, ablakokat stb. hagyományos megoldással, és mindet ottani anyagokból. A Thinking Huts le is szerződött helyiekkel, megtanítják nekik a gépek használatát, hogy későbbiekben maguk is printelhessenek – például további iskolákat. A méhkaptár-szerkezet pedig azért jó választás, mert bármikor bővíthető tovább.
Miért 3D nyomtatás?

Mert kevesebb beton kell hozzá, rövidebb ideig tart, az általuk használt keverék bírja a környezeti hatásokat, és kisebb a széndioxid-kibocsátás is, mintha sima betonnal dolgoznának – magyarázza Grouté.

A GE 2020. negyedik negyedévében 16 százalékkal kevesebb bevételt, 21,9 milliárd dollárt könyvelt el, mint 2019 azonos periódusában (26,2 milliárd). A gyengélkedésre a Covid-19, és a világjárvány miatt jelentősen, 8,9 milliárdról 5,8-ra visszaeső legdurvábban sújtott részleg, a légiközlekedés az elsődleges magyarázat.

Mindezek ellenére, a cég tőzsdei részvényei emelkednek, kedden például 3 százalékos volt a növekedés, azaz a befektetők bizalma töretlen, és valószínűnek tartják, hogy 2020 csak átmeneti rossz év volt.

„Csapatunk jól ellenállt, lendületben vagyunk. Vezető pozícióban igyekszünk megragadni az energetika átmenetében, a precíziós egészségügyben és a repülés jövőjében lévő lehetőségeket” – nyilatkozta Lawrence Culp Jr. vezérigazgató.

A GE ugyan külön nem részletezi az additív gyártás, a GE Additive pénzmozgásait, de figyelembe véve a kapcsolódó területeket, fel lehet becsülni a 3D nyomtatással generált bevételeket: az öt kulcsrészleg (energia, megújuló energia, repülés, egészségügy, pénzügy) közül a 3DP a légiközlekedési ágazatban játszik legfontosabb szerepet. A kutatásfejlesztésben 2020-ban kiváló eredményeket elért részlegnél 27 Arcam 3D printerrel dolgoznak a GE9X motor alkatrészein. 300-nál több nyomtatott alkatrészre kaptak szövetségi engedélyt, amelyeket sikeresen teszteltek egy Boeing 777X utasszállító repülőgépen.

A részleg megrendelései viszont 41, motoreladásai 21 százalékkal csökkentek. A kiadásokból 877 millió dollárt írtak le, amit ugyan szintén nem részleteztek, de valószínűleg az Arcam és a Concept Laser felvásárlásáról van szó. A GE Additive Concept Laser M2 rendszerén titánrészeket készítettek, az Indiana Gazdasági Társulással (IEDC) pedig a binder jetting alapú H2 rendszert fejlesztették tovább. Ezekről a k+f tevékenységekről nem készültek külön pénzügyi beszámolók.  

A vezérigazgató a légiközlekedési iparágra nehezedő nyomásról, a rövidtávú bizonytalanságról is beszélt. 2021-ben a felsorolt okok miatt a légiközlekedés kivételével, összességében visszafogott, egyszámjegyű növekedést várnak. Márciusban bővebben beszámolnak az idei stratégiáról. Egyelőre annyit árultak el róla, hogy a megújuló energia és az egészségügyi szektor lesznek a növekedés motorjai.

Az építőiparban többen próbálkoznak 3D betonnyomtatással. Olcsóbb, gyorsabb és kevesebb hulladékkal jár, mint a hagyományos technikák. A folyamat optimalizálása, új anyagkombinációk, innovatív nyomtatótechnikák kidolgozása kutatási projektek kedvelt tárgyai.

Sok más technológiai szektorhoz hasonlóan, Kína ezen a területen is a világelsők között van, a távol-keleti országban számos látványos építészeti projektet kiviteleztek.

Legutoljára a Tsinghua Egyetem Építészeti Iskolája dolgozott ki 3D betonnyomtatással egy könyvesboltot. Eddig ilyet még nem printeltek, most már van a sanghaji Bölcsesség Öböl Innovációs Parkban. Három hét alatt húzták fel a helyszínen, és a hónap végén nyit.

A környéken nem ez az első nyomtatott épület, az additív gyártótechnológiát már többször alkalmazták. 2019-ben 26,3 méter hosszú és 3,6 méter széles betonhidat építettek a helyszínen. A kivitelező szintén a Tsinghua Egyetem volt, a munkát 450 óra alatt végezték el.

Maga a park a metropolisz első ilyen jellegű népszerű intézménye egy korábbi textilgyár helyén épült.

Az intézmény 300-nál több, a földkerekség különböző pontjairól származó cégnek ad otthont. A legváltozatosabb technológiákkal, 3D nyomtatás mellett például intelligens mikrogyártással, virtuális (VR) és kiterjesztett valósággal (AR), mesterséges intelligenciával és robotikával is foglalkoznak, rengeteg projekt fut ezekben a témákban.

A Bölcsesség Öböl ad otthont a világ első és eddig egyetlen 3D nyomtatás múzeumának is.

A könyvesbolthoz szálakkal megerősített betont használtak. Az anyaggal a föld- és talajmozgások, például földrengés ellen biztosítanak nagyobb védelmet. A nyomtatás három szakaszban történt. A külső főfallal kezdték, a tetőt és a főfal maradékát külön printelték. Az épület 30 négyzetméteres padlóját szükség esetén földalatti fűtőrendszer melegíti, a könyvesboltban összesen 15 személy tartózkodhat egyszerre.

Nyitás előtt díszítőmunkákat végeznek még az épületen.

A kerámiaalapú bionyomtatással foglalkozó ukrán 3DP szolgáltató Kwambio és az észt WeFund Ventures befektetőcég által 2018-ban indított ADAM (Advanced Development of Additive Manufacturing) projekt keretében kívánság szerinti (on-demand), nyomtatott csontimplantátumokat fejlesztenek.

Az első elképzelés kicsit fura volt, autószalonokhoz hasonló infrastruktúrát kívántak létrehozni, és az emberi test bármely részét helyettesíthető darabként kezelték volna. Végük úgy döntöttek, hogy a csontimplantátumokra összpontosítanak.

Saját 3D nyomtatótechnológiát dolgoztak ki, biopolimer és biokerámiás anyagokból kompozitokat fejlesztettek, majd bejelentették, hogy az első prototípusok átmentek a klinikai fázist megelőző próbákon. Patkányokkal kísérleteztek.

Megoldásukkal megkönnyítenék a sebészeti tervezőfolyamatokat. Mivel az additív gyártást egyre inkább az orvosi, különösen a sebészi praxisba integrálják, többen állnak elő gyors és megfizethető betegspecifikus javaslatokkal.

A betegek MRI és CAT (komputertomográfiai) szkeneket tölthetnek fel, és tárolhatnak biztonságban az ADAM digitális platformján. Ha csontbeültetésre van szükségük, ellenőrzött orvosok használhatják a platformot 3D modellek elkészítéséhez. Az implantátumok modelljei egy az egyben a páciensek személyes egészségügyi adatain alapulnak.

A modellből az ADAM saját printerén a létező alternatíváknál hamarabb, 24 óra leforgása alatt készül el az implantátum, a kompozitanyag pedig olcsóbb, mint a titánbeültetések. A fizikai munka vagy a projekt telephelyén, vagy az ügyfél által óhajtott helyszínen történik.

A projekt vezetői bejelentették, hogy megkérték az Egyesült Államok Élelmiszer- és Gyógyszerfelügyeletének (FDA) engedélyét, illetve más kérelmezőkkel is együttműködhetnek, megvitathatják a technológiáikat.

Az FDA pozitívan reagált az ADAM biopolimer és biokerámiás csontimplantátumaira. A tervek szerint az állatokon végzett tesztek idén fejeződnek be, azt követően jöhet a szélesebb körű engedélyeztetés, majd 2022-ben a kereskedelmi forgalmazás.

A csontbeültetések egyébként csak a kezdetet jelentik, mert hamarosan ereket, szívbillentyűket és légcsöveket is terveznek printelni.

A londoni Brandessence piackutató és konzultációs cég a nyomtatott sebészeti modellekről készített felmérést. A szerzők szerint a következő években folytatódik a jelenlegi tendencia: 2018 óta folyamatosan nő a piac, 2025-ig évi 10,57 százalékos növekedés várható, a három évvel ezelőtti 505,9 milliós üzlet 1 milliárdossá terebélyesedik.

A számok nemcsak bíztatóak, de egyértelműen jelzik is, mennyire fontos a 3DP az egészségügyben. A technológiának köszönhetően egyedibb, személyre szabottabb, a páciensre méretezhető, az ő igényeinek jobban megfelelő megoldások, műszerek dolgozhatók ki.

A sebészi modellek közismert előnye, hogy az orvos operáció előtt gyakorolhat rajtuk, jobban fel tud készülni, a részleteket is tisztábban látja, így a műtétnél kevesebb a kockázat.

A személyre szabás lehetőségéből sokat profitálnak az orvosok. Munkájuknál értelemszerűen mindig figyelembe kell venni az adott páciens anatómiáját, annak megfelelő modellek főként 3D nyomtatással készíthetők, egyetlen másik technológia sincs annyira pontos, mint a 3DP.

Mindezek fényében természetes, hogy sok a printelt orvosi műszer, beültetés, protézis, fogszabályzó stb. Az alkalmazható technológiák fejlődésével, a nyomtatóanyagok számának növekedésével folyamatosan bővülnek az egyre minőségibb, biokompatibilis lehetőségek.

A printelt sebészeti modellek piacát Észak-Amerika uralja, és a következő években ez így is marad. Az Egyesült Államok több mint 6500 orvosi műszerekkel foglalkozó cége közül sok sikeresen integrálta a 3D nyomtatást.

A legnagyobb növekedés azonban (nem meglepő módon) az Ázsia-Csendes-óceáni régióban tapasztalható.

A gyártók közül a 3D Systems, a Stratasys, az Envision TEC, a Concept Laser és a Materialise a főszereplők.

Több gazdasági szakember szerint egyes latin-amerikai országok gyorsabban felállnak a Covid-19 okozta válságból, mint más, sokkal fejlettebb államok. Főként az öt legerősebb gazdaságot, Brazíliát, Mexikót, Argentínát, Kolumbiát és Chilét említik, és az előrejelzések pozitívak. Derűlátásukat a folyamatos növekedésre, a kompetitív munkaárakra, a nagy észak-amerikai piacok közelségére alapozzák.

A 3D nyomtatás fontos szerepet tölthet be a kilábalásban és a növekedésben. A terület több meghatározó cége évek óta figyelemmel kíséri a világ lakosságának 10 százalékát adó térséget. Mivel a technológiát sokfelé használják a koronavírus-járvány elleni védekezésben, elfogadása is gyorsabb lehet, egyre több iparágat érint.

A térségben eddig lassabban terjedt, mint a világ más régióiban. Cégek komoly befektetései szükségesek hozzá, személyes tapasztalat nélkül viszont kockázatos egy viszonylag új technológiával próbálkozni. Egy 2015-ös felmérésből ki is derül, hogy az additív gyártásról szóló akkori tanulmányok mindössze 2 százalékát írták Latin-Amerikában. A magasszintű ismeretekhez való nehéz hozzáférést és a technológiai innovációt stimuláló kormányzati politika hiányát jelölték meg a lemaradás két legfőbb okaként. Mindezek ellenére, Brazíliában és Mexikóban már 2015-ben kialakult egyfajta 3DP szcéna.

A problémák a megfelelő tréningek hiányában is annak ellenére tetten érhetők, hogy az oktatási szektor adaptálja leggyorsabban a 3DP-t. Sok iskolában van printer, és nem meglepő módon leghamarabb a diákok tanulják meg használni, míg a tanároknak a gépek használata és tanmenetbe történő integrálása is gondot okoz. Lépésről lépésre változhat a helyzet.

Jellemző módon a polimeralapú gyártás és a prototípuskészítés, az autó-, a légjármű-ipari és az egészségügyi alkalmazások a meghatározók. A fémnyomtatás viszont – több meghatározó cég, például az EOS jelenléte ellenére – még eléggé gyerekcipőben jár.

Jó, hír, hogy a Stratasys (főként a mexikói gyártócsomópont miatt) pár év alatt 200 százalékos növekedést produkált. A szám több vállalat figyelmét felkeltette. Valószínűleg az USA szomszédsága miatt, Mexikóban van a legtöbb desktop és profi printer. A közép-amerikai országot Brazília és Kolumbia követi. A nagyobb cégek, mint például a HP, a 3D Systems, a Stratasys, a Big Rep mindháromban jelen vannak, népszerűek az Ultimaker és a Formlabs gépek.

Argentína szintén relatíve gyorsan fejlődik, a Trideo és a Smart 3D már nemzetközileg is ismert 3DP startupok. Mexikó és Argentína konzorciumokat hozott létre a 3D technológiák népszerűsítésére. A CONMAD, a Latin-amerikai Additív Gyártás Konzorciuma 2018-ban például 13 millió dollárral támogatta a 3DP terjesztését. Argentínában pedig már 2016-ban 3D nyomtatás és digitális gyártás ipari kamarát alapítottak.

A következő években szélesebb körű képzésekre, újabb cégekre, anyagok és szoftverek érkezésére számíthatunk. Mivel az USA külpolitikája is változik, bezárkózás helyett újra nyitnak a kontinens délebbi részei felé, amely komoly lökést adhat a 3DP latin-amerikai elterjedésének. A teljes térhódításra azonban pár évig várni kell még.

Az 1999-ben alapított amerikai multinacionális Protolabs a világ egyik legnagyobb digitális gyártója. A fröccsöntés automatizálásával kezdték, azóta a lapfém-gyártás és a 3DP munkafolyamatait is automatizálták. Változatos nyomtatótechnikákat használnak, a légjármű-ipartól az egészségügyig, az autógyártástól a fogyasztói elektronikáig, számos területen érdekeltek.

A 2013-ban, Amszterdamból indult Hubs 3D nyomtatók világméretű hálózatává vált: gépkapacitások osztanak meg, kihasználatlan kapacitásokat hasznosítanak, helyi csomópontokat alakítanak ki. Tervezők feltölthetik munkáikat a webalapú platformra, interaktív térképen kiválaszthatják a legközelebbi printereket, automatikus az árazás, a megrendelő gyorsan kézhez kapja az óhajtott darabot.

Nyomtatótulajdonosok csatlakozhatnak a hálózathoz, pénzt kereshetnek mások rendelkezésére bocsátott gépeikkel. Maker-közösségek alakulnak ki így. A Hubs mára túlnőtt önmagán, nemcsak globális hálózat, hanem egyben az iparág mindenkori helyzetéről beszámoló megbízható forrás is.

A Protolabs január 19-én jelentette be, hogy a Hubs hivatalosan a részévé vált, a tranzakció a hónap végén zárul le. A két cég már korábban közölte a felvásárlást, amellyel a világ legátfogóbb digitálisan gyártott egyedi alkatrészeit kínáló intézményévé váltak.

A Protolabs az új platform jóvoltából finomíthatja szolgáltató modelljét, korábban nem látott rugalmas gyártást képes biztosítani ügyfeleinek. Együtt a termékciklus közbeni szinte összes egyedi gyártóigényt ki tudják szolgálni – nyilatkozták.

2013 óta a Hubs digitális platformjának közvetítésével 6 milliónál több egyedi darabot printeltek. A platformot egyszerűsége, felhasználóbarát „alaptermészete” miatt kedvelik. Fém- és műanyagkínálata, gyártószolgáltatás-palettája egyaránt változatos.

A Protolabs sokat profitálhat mindezekből, ráadásul mostantól hozzá is fér a Hubs gyártópartnereihez. A szolgáltatások és a kínálat nyilvánvalóan bővülnek, és csökkenő árak, gyártási költségek mellett is komoly bevétel-növekedésre számítanak.

A Protolabs házon belül kidolgozott gyártószolgáltatásainak és a Hubs prémiumkategóriás gyártópartnerekből álló globális hálózatának összekombinálásában látják a siker alapját.

A 2018 óta az osztrák additív gyártóipart promótáló, az országot a terület innovátorai, úttörői között látni akaró és ezért mindent megtevő nonprofit AM Austria technológiai beszámolót készített a 3D nyomtatásról. A viszonylag új kezdeményezés az ország egyik legfontosabb platformja, az iparágat hetvennél több személy képviseli benne. A kezdeményezést a kimondhatatlanul hosszú nevű szakminisztérium (Klímaügy, Környezet, Energia, Mobilitás, Innováció és Technológia Szövetségi Minisztériuma) is támogatja.

Az egyelőre csak németül olvasható, 31 oldalas „Additív Gyártás” című anyag társszerzője a Vienna Üzleti Ügynökség, és a Johannes Kepler Egyetem is besegített. A főváros 3DP vállalatairól és kutatóintézeteiről adnak áttekintést, és mutatják be szerteágazó tevékenységüket.

A mintegy 8500 bécsi székhelyű gyártócég több mint 135 ezer személyt foglalkoztat, évente kb. 12,3 milliárd euróval járulva hozzá a város gazdaságához.

Bécs egyik specialitása az „intelligens gyártás egy nagyvárosban”, amely a 3D nyomtatást is lefedi. A szerzők szerint a 3DP új üzleti modellek és optimalizált folyamatok előtt nyitja meg a kapukat.

A Vienna 2030 stratégia jegyében a főváros elsősorban a már sikeres területekre összpontosítva, a klímakatasztrófától a digitalizációig próbálja megválaszolni a következő évek legnagyobb kihívásait. A következő tíz esztendőben hat területen akarnak a világ legjobbjai közé tartozni, amelyekhez nagyon komoly innovációs tevékenység is társul. Ezek egyik a 3D nyomtatás.

A beszámoló átfogó áttekintést nyújt a változatos helyi trendekről, fejlesztésekről, együttműködésekről, a lokális adottságok kihasználásáról. Az Ügynökség a bécsi technológiai fejlesztők együttműködő partnereként cégeket köt össze, hálózatokat alakít ki. Üzleti, tudományos és közigazgatási szereplőket is bevon a közös munkába.