FREEDEE BLOG

A Covid-19 miatti időszakos visszaesés ellenére, a következő évtizedben jelentősen nő a 3D fémnyomtatás piaca, és mivel egyre jobb lesz a minőségük, a legtöbb bevételt az anyageladások generálják – áll az IDTechEx tízéves (2020-2030) előrejelzésében.

A fémporok szerepe szignifikáns, és míg a korai, első elterjedési hullámban a titán, az Inconel és többféle acél játszották a főszerepet, addig a hagyományos fémek jelentős része hiányzik az additívgyártás-palettáról.

A fém nyomtatóporokból készült tárgyaknál fontos, hogy ne legyenek túl elasztikusak, és a szakítószilárdáguk minél magasabb értéket érjen el. Ezek a specifikációk a biokompatibilitás és a csontokkal való összenövés miatt egyre meghatározóbbak lesznek az orvosi és a fogorvosi szektor implantátumainál. Értelemszerűen ebben a piaci szegmensben is komoly potenciál rejlik.

A hőt és az elektromosságot erősen vezető anyagok nagymennyiségű nyomtatásában szintén óriásiak a lehetőségek. A réz tűnik a legegyértelműbb megoldásnak, sokan próbálkoznak vele, viszont 3DP hasznosítási szempontból egyáltalán nem könnyű matéria, rengeteg a kihívás (gyors hőelvezetés, magas oxidálódási „hajlam” stb.). A lézerek optimalizálásával, a szelektív lézeres olvasztás alternatíváinak stb. terjedésével új távlatok nyílnak meg, például hamarosan 3D nyomtatáshoz kiváló minőségű rézötvözetek állíthatók elő.

A tűzálló fémek piaca szintén fellendül, különösen a tantál- és a nióbium-ötvözeteké. A volfrám is ígéretesnek tűnik, akárcsak a laboratóriumi közegből szép lassan kereskedelmi forgalomba kerülő egyes egzotikus anyagok. Gömböcskékből álló, megfelelő nyomtatási paraméterekkel rendelkező porokat viszont nem könnyű belőlük előállítani. Szerszámokhoz, turbinákhoz stb. különösen jók lehetnek, ezeken a területeken a következő évtizedben komoly piaci penetráció várható.

Fém nyomtatóanyagok kerámiarészecskékkel, nanokristályokkal történő dúsítása szintén fontos tendencia lesz.

A piaci sikert más tényezők, például a por alakja, ára, sűrűsége, a gyártási folyamat, a részecskék mérete stb. is felgyorsíthatják, ugyanakkor ez a siker nem lesz gyors, a minőségi kívánalmaknak megfelelő széleskörű végfelhasználói alkalmazásokat új és régi szereplőknek egyaránt türelmesen ki kell várniuk.

Az egymás utáni állóképek gyors lejátszásával a mozgás illúzióját keltő zoetróp a filmezés előtti, 19. századi animációs rendszerként vonult be a technika történetébe.

Egyik oldalán függőleges bevágásokat tartalmazó henger, a bevágások alatti belső oldalán lévő csíkon pedig egymás utáni rajzok, fotók stb. találhatók. A henger forgásával a bevágásokon átnézve, látjuk a szemközti oldalon a hengerben lévő képeket. A bevágásokat úgy dolgozták ki, hogy a képek ne mosódjanak egymásba, így egymásutánjukat szemlélve, mozgóképek, a film illúzióját kapjuk.

A Rolls-Royce zoetrópot printelt. Különleges célra – nem akárhogy akarták szemléltetni az additív gyártásban komoly eredményeket elért nagyvállalat Intelligens Motorját (IntelligentEngine). A motort a polgári légi közlekedésben kívánják használni, és úgy gondolták, megismertetése túlmutat a szavakon, filmeken és 3D videókon.

Pontosan ezért nyomtattak az eltűnt idők hangulatát visszahozó, teljesen egyedi, a vállalat újításait hangsúlyozó zoetrópot.

Az újítások egyik terepe a 3D nyomtatás, amellyel a gázturbina lehetőségeit kihasználva, bővítve, jobban alkalmazkodnak a mai globális légiközlekedés elvárásaihoz. Az Ultra Ventillátorhoz fejlett gyártási módszerekkel dolgoztak ki egyedülálló hajtóművet.

Ez egyrészt szép és jó, másrészt viszont, ami még fontosabb, környezetkímélő is, mert a Trent-motorok első generációjához képest, akár 25 százalékkal csökken az üzemanyag-fogyasztás.

A zoetróp a villamosítás, az elektromosság minden eddiginél fontosabb szerepét, valamint repülőgépek nagyobb mértékű rendelkezésre állását szintén szemlélteti. Mindkét terület több szállal kapcsolódik a 3D nyomtatáshoz, a technológiával például kívánság szerint állítanak elő relatíve könnyű pótalkatrészeket (amivel a raktározást is racionalizálják).

A mostani termékek teljesítményét optimalizáló, illetve a jövő piaci lehetőségeire nyitott hibrid-elektromos és teljesen elektromos megoldásaiban is gondolkoznak. Az Airbus közreműködésével jegyzett két „haladó” projektjük, az ACCEL és az EFanX hibrid-elektromos alternatívát kínál.

A rendelkezésre állás azt jelenti, hogy a légitársaság gépei bármikor használhatók, amihez viszont változtatni kell az eddigi karbantartási és szervizelési gyakorlaton.

Természetesen 3D nyomtatással.

A titán ugyan hatszor erősebb az alumíniumnál, az orosz Nemzeti Tudomány és Technológia Egyetem kutatói mégis bíznak, hogy az alumíniumporhoz fejlesztett, azt masszívabbá tevő, olajhulladékból kinyert nanoméretű szén adalékanyaggal jelentősen nő a légjármű-iparban 3D nyomtatáshoz használt kompozitanyagok minősége.

A minőségjavuláshoz a szelektív lézeres olvasztás (SLM) technológia is komoly mértében hozzájárul. A kutatók a szintetizált termék ipari használatához és az utófeldolgozáshoz szintén dolgoznak ki megoldásokat.

Szénerősítéssel másfélszeresére növelték a printelt alumínium keménységét, miközben jócskán csökkentették a porozitását. A szén nanorostokkal magasabb az anyag hővezető képessége, amellyel csökken a nyomtatott rétegek közötti egyenetlenség, és az anyag mikroszerkezete teljesen homogén.

A lehető legbiztonságosabb alumíniumot akarják kidolgozni repülőgépekhez és űrbeli alkalmazásokhoz. Már 2018-ban is fejlesztettek alumíniumalapú port, azóta dolgoznak a 3D nyomtatásra legalkalmasabb változaton, és az anyag egyre jobb minőségűvé vált.

Egy évvel később a NASA Marshall Űrhajózási Központjában használtak először kereskedelmi használatra, repülőkhöz fejlesztett alumíniumport. A 7A77-et a HRL Laboratóriumban dolgozták ki azzal a céllal, hogy nagyméretű alkatrészeket gyártsanak vele. A HRL ezt követően az nTopology szoftverfejlesztővel és a Morf3D légjármű-ipari gyártóval elkezdett alkalmazásokon dolgozni. Akkor a 7A77 volt az additív gyártásban használt legerősebb alumínium.

Mások, köztük fémnyomtatás-specialisták (QuesTek, Amaero, SLM Solutions, Honeywell) szintén gőzerővel fejlesztenek alumíniumporokat. A Honeywell és az SLM F357-e felel meg leginkább a 3D nyomtatásra alkalmas alumíniumok közül a légjármű-ipari szabványoknak.

Az iparág – valamint az orvosi szektor és a járműipar is – egyelőre jobban szereti a titánt, a nyomtatható alumíniumpor mégis kezd „befutni”, és pontosan a légjármű-szektor lehet az első nagyon komoly alkalmazási terület.

Az egyik főproblémát, a porozitást az orosz felsőoktatási intézmény kutatói megoldották. A nanoméretű szén adalékanyagot vegyi lerakódással, ultrahangos kezeléssel és infravörös hőeljárással szintetizálták az olajhulladékból.

A regenerációs orvoslás sejtek, szövetek újraalkotásával, helyettesítésével igyekszik károsodott funkciókat helyreállítani. Az orvostudomány és a molekuláris biológia, az anyagtudomány és a műszaki tudományok metszéspontját képező diszciplína olyan technikákat használ, mint a biológiai terápia, az őssejt- és a génterápia, a kismolekulájú gyógyszerek vagy a 3D bionyomtatás.

A szervezetünk természetes regenerációs képességének új technológiákkal történő felerősítését célzó terület a jövő orvostudományának egyik pillére.

A TRIANKLE konzorcium bejelentette: bokaízületek szöveteinek regenerálásához készít bionyomtatással személyre szabott kisegítő szerkezeteket. A kutatótevékenységtől kezdve a piaci aktorokig, összesen tizenkét szervezet tartozik a csoportba.

A konzorciumban olyan illusztris partnerek nevével találkozunk, mint a 3D bionyomtatásban meghatározó szerepet játszó kaliforniai CELLINK, a barcelonai Leitat technológiai központ és a legendás sportklub, az FC Barcelona is.

Ők a Barça Innovációs Csomópont egészségügyi csoportján keresztül vesznek részt az ambiciózus projektben, az implantátumok klinikai használata előtti, amatőr és profi sportolók közreműködésével történő kiértékelését végzik el, majd a program népszerűsítésében szintén hathatósan segédkeznek.

Ha sikerrel járnak, nemcsak a klub hírnevét növelik, hanem úgy általában a sportok és a társadalom minőségén is javítanak, hozzájárulnak a regenerációs orvoslás szélesebb körű alkalmazásához.

A CELLINK feladata az innovatív és személyre szabott, kollagén- és zselatinalapú implantátumok 3D bioprinting technológiával való gyártása. Az ínfájdalmakkal (tendinopátia), például az Achilles-ín részleges szakadásával és porcsérülésekkel küzdő betegeken igyekeznek segíteni.

Egyes partnerek neve alapján, a konzorcium regenerációs gyógyászati célra készülő bioanyagokban és a bionyomtatásban egyaránt jártas, míg mások az egészségügyi hasznosulást garantálják.

A meteorológiai állomások változatos műszerekből és szenzorokból állnak, közös rendeltetésük az időjárás-előrejelzést befolyásoló tényezők folyamatos megfigyelése. A hőmérsékletet, a levegő páratartalmát, a szélsebességet és a napsugárzást monitorozzák.

Remek eszközök a hírcsatornáknak, de tudományos kutatásoknak, például a mezőgazdaságnak vagy az újrahasznosítható energiák tanulmányozásához is komoly segítséget nyújtanak.

A kereskedelmi forgalomban beszerezhető állomások azonban sajnos túl drágák, többezer dollárba kerülnek, így nehezebb hozzájuk jutni, és pont ezért jön képbe a 3D nyomtatás. A technológiával jelentősen, ezer dollár alá vihetők a költségek. Ráadásul az additív gyártás mindentől messzi helyeken is működik, meghibásodott alkatrészeket egyszerűbb vele pótolni.

Az Oklahoma Egyetem és az Argonne Nemzeti Laboratórium kutatói olcsó meteorológiai állomást printeltek. A kivitelezés az „automatikus meteorológiai állomások 3D nyomtatása” kezdeményezés keretében kidolgozott terven alapult, a tervben száznál több printelt komponens szerepelt.

Az állomást Oklahomában tesztelték, majd a hatékonyságát és a tartósságát szabvány állomásokkal hasonlították össze. Nyolc hónapon keresztül figyelték, és meglepő eredményre jutottak. Maguk is ledöbbentek, mert sokkal rosszabb teljesítményre számítottak.

Mivel az állomásnak sokáig kell mostoha időjárási körülmények között lennie, az ASA nyomtatóanyag és olcsó érzékelők mellett döntöttek. A páramérő szenzor és egyes printelt részek csak öt hónap után kezdtek lepusztulni, pontosabban arra utaló jelek látszódtak rajtuk. A nyomtatott keret az eső, a hó és a -10 és +40 Celsius-fok között ingadozó hőmérséklet ellenére kitartott.

Az érzékelők mindent pontosan mértek, egyedül a szélsebességet vizsgáló szenzor teljesített pocsékul, de azért, mert kifejezetten gyenge minőségű nyomat volt.

A kísérlet bevált, az állomás alacsony kezdő és karbantartási költségei ellenére jól bizonyított, a bevett műszerek olcsó alternatívájává válhat.

A klímakatasztrófával és a vele járó egyre súlyosabb környezeti problémákkal az ipari, a mezőgazdasági stb. tevékenységeket a világ minden pontján, a földkerekség összes országában a fenntartható fejlődés céljainak megfelelően igyekeznek végezni.

Ezek a körülmények sok céget innovatív környezetbarát lépésekre késztetik. Közéjük tartozik a nevével sok mindent eláruló japán Canon Ecology Industry Co. is. A fejlett technológiákat alkalmazó vállalat leselejtezett, kidobott Canon-termékek, készülékek, készülékrészek újrahasznosításával, újbóli felhasználásával foglalkozik.

A céget 2004-ben alapították változatos elektromos és elektronikus eszközök megjavítása, felújítása céljából. Most szintet léptek, mert 100 százalékban újrahasznosított műanyagból állítottak elő kétféle nyomtatószálat (filament). Az egyik PC-ABS, a másik HIPS. Ezek az első „házon belüli” saját fejlesztésű termékeik.

A nyomtatószálak többfunkciós öreg Canon-gépek külső műanyagrészéből, köztük fénymásolókból és patrontartókból készültek.

A PC-ABS és a HIPS széles körben használt, bizonyított műanyag nyomtatószálak. A Canon-termékek újrahasznosításánál bevett módszereket használták hozzájuk. A piacról beszerzett darabokat szakszerűen törték össze, tisztították meg és extrudálták, és naprakész technikával hoztak létre belőlük masszív nyomtatószálakat. Az alapmatéria teljes egészét feldolgozták, és egyben be is bizonyították, hogy elektromos készülékek műanyagából is állítható elő 3D nyomtatóanyag.

Mindkettő nagyon erős, ellenáll a hőnek, rendelkeznek a komplex formák előállításához szükséges tulajdonságokkal.

A cég folytatja ezirányú tevékenységét, új fejlesztéseikkel, termékeikkel mindent megtesznek a környezetvédelemért.

A 2019-ben alapított orosz Neatsy.ai mögött ugyanaz a mérnökcsapat áll, akik a sikeres Prisma grafikus-design appot fejlesztették. Új termékük, egy egyelőre csak iPhone-on működő alkalmazás lehetővé teszi, hogy a készülékkel 3D-ben leszkenneljük lábunkat, a szken pontosan megmutatja méretét és formáját, és az app ezek alapján ajánl tornacipőt, hogy milyen sneakert vásároljunk.

„Képzeljük el, hogy boltban vagyunk, és egy csomó tornacipő felpróbálása után találjuk meg azt, amelyik tökéletesen passzol a lábunkhoz. Aztán képzeljük el, hogy mindezt öt perc alatt, otthon, ágyon fekve tesszük meg. Meggyőződésünk, hogy a testszkennelés hatékony és ígéretes technológia, tovább kell fejlődnie, hogy leegyszerűsítse az emberek életét. A Neatsy.ai gépi látással, kiterjesztettvalóság-alapú szkenneléssel és gépi tanulással dolgozva biztosítja a jó és könnyű cipőválasztást” – nyilatkozta Artem Szemjonov vezérigazgató.

Szemjonov elmondása alapján máris kevesebb tornacipőt visznek vissza a boltokba méretproblémákért, vagy mert nem passzolnak a lábra. A boltok bevétele akár 50 százalékkal növekedhet, az alkalmazás gyártóknak és vásárlóknak egyaránt hasznos.

Appjuk elsőként készít iPhone-nal pontos szkent a lábról; az androidos változatot 2021-re ígérnek. A felhasználó lépésről lépésre haladva, könnyen boldogul vele.

Első lépés a telepítés, aztán preferenciáinkról kell kitölteni egy kb. egyperces felmérést. Utána szelfikameránkat használja szkennerként, vele csinál teljes 3D térképet a lábfejünkről. A szkennelés csak akkor működik, ha bekapcsoltuk a Face ID-t, azaz az X előtti iPhone-okkal nem. A korábbiakat használóknak az app a kérdőív alapján javasol lábbeliket.

A javaslatban gépi tanulás segíti az alkalmazást, az mondja meg, hogy melyik méret passzol legjobban, majd katalógusból tesz javaslatot. A katalógusban a nagyobb sneaker-gyártók (Puma, Nike, Jordan Air, Adidas) cipői szerepelnek. A pontos mérés után jön az ajánlás, és mihelyst választottunk, mehetünk az online boltba, fizetünk, és várjuk, hogy a lábbeli megérkezzen.

A hajszálpontos méretvétel azért fontos, mert a Nike szerint öt online vásárlóból három valószínűleg rossz méretet választ, és az interneten rendelt cipők kb. 50 százalékát küldik vissza a boltba. Logisztikai hibák, hiányzó vagy a feladóhoz rossz állapotban visszakerülő cipők, a dobozok lepusztulása, az állítólag túl laza visszaküldési gyakorlat és más okok miatt a kereskedők vesztesége tetemes, és a koronavírus-járvánnyal még durvább lett a helyzet.

Ezt változtathatja meg alapjaiban a Neatsy.ai mesterséges intelligencia.

A New Yorki szoftverfejlesztő Senvol sok adattal dolgozó vállalatoknak fejleszt megoldásokat, hogy a 3D nyomtatást tervező- és gyártófolyamataikba tudják integrálni. Már 2015-ben létrehoztak egy additív gyártás adatbázist, azóta pedig alkalmazásprogramozási felületekkel, indexekkel, működési eljárások szabványaival és gépitanulás-megoldásokkal folyamatosan bővítik portfoliójukat.

Gépitanulás-algoritmusuk gyorsan felépíti a printer paraméterei és a nyomat minősége közötti kapcsolatot. Egy adott anyag optimális tulajdonságainak kiszámolásával biztosítja a rövidebb tervezési időt, hogy például az anyag kiválasztásával kevesebbet kelljen bíbelődni.

A cég szoftvereit a gépjármű-ipartól az egészségügyig, számos területen használják, de katonai alkalmazásokra különösen hasznos. Az amerikai haditengerészet például a gépi tanulásnak köszönhetően, rengeteg időt takarít meg alkatrészek tervezésekor.

A légierő szintén az ügyfelek közé tartozik, a mesterségesintelligencia-megoldással ők EOS printereikhez dolgozzák ki a megfelelő mechanikai paramétereket.

A hadsereg kutatólaboratóriuma (ARL) rakétalövedék-részek tervezéséhez és minősítéséhez fogja használni a szoftvert.

A program részeként, a gépitanulás-algoritmus bármilyen 3D nyomtatómódszerrel, komponenssel és géppel működő, rugalmas „minősítési terv” készíthető. Annie Wang, a Senvol elnöke szerint szoftverükkel a hadsereg műhelyeiben csökken a gyártási idő és alacsonyabbak lesznek a költségek, míg a nyomatok segítik a katonák túlélését. Az adatvezérelt technológiával az anyagköltség és a nyomatok minősítésére kiadott összeg is alacsonyabb.

Mivel a szoftver szinte az összes gépmodellel kompatibilis, így mindegyikre alkalmazható rugalmas folyamatok dolgozhatók ki vele. Emellett a nyomtatási módszereket és az anyagtervezési lehetőségeket szimultán ki tudja értékelni. A gépi tanuláshoz összességében kevés adatot kell generálni, a munka ezért lehet gyors, hatékony.

A laborban először rakétalövedékeket állítanak elő, majd a teszteken a Senvol szoftvere által szolgáltatott szimulációkat használva, hasonlítják össze a teljesítményüket. Ha sikeresek lesznek, a kiértékeléssel nemcsak a nyomatokat hitelesítik, hanem a Senvol technológiájáról is bebizonyosodik, hogy bármilyen katonai céleszköz előállításához használható.

„Annak ellenére, hogy az additív gyártásban óriásiak a lehetőségek, a tervezés magas költségei és lassúsága hátráltatják a gyors terjedést. A Senvol megközelítése optimizmussal tölt el bennünket, és érdeklődéssel várjuk, hogy a gépi tanulás hogyan javít a gyártási folyamatokon” – nyilatkozta Stephanie Koch, az ARL egyik vezetője.

A nyomtatott járműveiről ismert Local Motors többéves együttműködési szerződést kötött az érzékelőkben utazó Velodyne Lidarral. Jelszavuk a fenntartható mobilitás, amellyel a gépeiket használó közösségek kényelmét és biztonságát akarják világszerte növelni.

A lidar szenzorok az Olli nyomtatott, elektromos és önvezető kisbuszára (shuttle) kerülnek. Egész pontosan a legutóbbi iterációra, a teszt- és tanulóprogramokon már bizonyított, a „mobilitás, mint szolgáltatásra” (monility-as-a-service) alkalmas 2.0-ra.

A jármű az Egyesült Államoktól a Közép-Keletig, Európától a Távol-Keletig, sokfelé elterjedt, népszerű. Multimodális közlekedési hálózatokat kapcsol össze, már meglévő mobil ökoszisztémákat egészít ki. Ezekben a rendszerekben kevesebb jobb megoldás található, mint az általa kínált első és utolsó kilométerek opció. Hiánypótló, sokat tud javítani a mai hálózatok nem túl magasszintű hatékonyságán.

A kertvárosokban, egyetemi kampuszokon és városközpontokban közlekedő Ollit a Velodyne több Puck érzékelőjével szerelik fel. Az autonóm járművet további szenzorokkal optimalizálják, a mesterséges intelligenciaszerű megoldással jelentősen javul az észlelőrendszere. Puck pontos térképet készít a tájékozódáshoz, a környezetről nagyfelbontású képeket szolgáltat.

A 360 fokban látó Puckkal megszűnnek a vakfoltok, változatos körülmények között is jobb a tájékozódás, biztonságosabb a navigáció. A Local Motors vezetőségének ezek voltak a legfontosabb szempontok a szerződés nyélbeütésekor.

A szenzorok integrálása könnyű, ráadásul esztétikailag is tökéletesen passzolnak Ollihoz, csúcskategóriás autókéhoz hasonló üvegéhez stb. Mivel a Velodyne nagyszériában, kvázi automatizálva gyártja őket, a Local Motors minigyáraiba nagyon jó áron, költséghatékonyan jutnak el.

A Wiiliamsville (New York állam) székhelyű Orthodent Laboratory (ODL) fogszabályozók digitalizálásával foglalkozik. A nyomtatás utáni munkálatokat automatizáló, intelligens technikákat kidolgozó buffaloi PostProcess Technologies startuppal együttműködve, a CARBON digitális fényszintézis technikájának (Carbon DLS) használatához dolgoznak ki fogszabályzókra kitalált utómunkálatokat.

Az ODL fogszabályozó műszereket áramvonalasító rendszert fejlesztett. Elmondásuk alapján az így készülő darabok 99,9 százalék pontosak, azaz tökéletesen passzolnak a páciens szájához. A pontosságot a cég különleges 3D szkenjeivel érik el.

Módszerükkel a klienseiknek sokkal kevesebbet kell fogorvosi székekben ücsörögniük, miközben a gépek korábban soha nem látott precizitással dolgoznak.

A munkafolyamat további automatizálásához az ODL két nyomtatás utáni megoldást választott. A DEMI műgyanta eltávolító utómunka az egyik, a RADOR felületbefejező utómunka a másik.

Míg a DEMI szabadalmaztatott, szoftverrel irányított technológiát és adalékanyagokat tartalmazó vegyszereket használ az eltávolítási folyamat optimalizálásához, addig a RADOR fejlett rezgő technikával kezeli a nyomtatott készülékek felületét, tünteti el onnan a rücsköket, és hagyja az egészet pont annyiira érdesen, amennyire előzetesen eltervezték.

Mindkét módszer garantáltan hatékony és biztonságos, eredményesebbé teszik az ODL additív gyártótevékenységét.

„A PostProcesshez hasonlóan, mi is azért vagyunk az iparágunkban, hogy forradalmasítsuk, és vezessük a digitális innovációt. A DEMI és a RADOR is közelebb visz a teljesen automatizált munkamenethez, és egyúttal intelligens megoldásokkal erősíti, áramvonalasítja tevékenységünket, segít a csúcsminőség fenntartásában, amelyet országosan elismernek” – magyarázza Michael Wright elnök.