FREEDEE BLOG

A legtöbb 3D nyomtató polimer-szálakkal működik. Ha mást is szeretnénk használni, az egyszerűbb gépeknél bonyolódik a helyzet, mert különféle anyagokat kellene a nyomtatóágyban összekombinálni.

Ez többféleképpen lehetséges, viszont mindegyik megoldás költséges. Egy új kutatás során viszont kiderült, hogy különösebb anyagi ráfordítás nélkül is lehetséges.  

A japán Meiji és az Oszaka Egyetem, valamint a Texas A&M Egyetem kutatói által közösen fejlesztett technika, szoftver ugyanis a legtöbb (de nem az összes) egyszerű 3D nyomtatót többféle anyaggal működő géppé teszi. Figyelemreméltó, hogy mindez a hardver megváltoztatása nélkül, szoftverrel és manuális munkával történik.

A folyamat két lépésből áll.

Első lépésben különböző anyagokból álló nyomtatószálat (filament) printelünk, majd ugyanabból a szálból készül el a többféle anyagot tartalmazó nyomat. Az anyagok összekeveréséhez viszont sok számítást kell végezni, hogy pontosan – azon a ponton és olyan hosszúságban, ahol és amelyre szükség van – be lehessen őket programozni a szálba.   

A kutatók bemutatták, hogy egy ilyen, általuk „programozhatónak” nevezett szál akár hatféle anyagot is tartalmazhat (elvileg többet is, ők hatig jutottak el).

Az első lépés spirális. Az anyagokat külön-külön adagoljuk, egyszerre csak egyfajtát. Amikor kész vagyunk vele, manuálisan betöltjük a következőt. A printer a megfelelő pontokon fűzi az előzőhöz. Utána többször megismételjük ugyanezt.  

Miután az utolsó anyagot hozzáadjuk a szálhoz, az anyagok, rétegeik közötti átmeneti pontok összekapcsolásával, a végső lépést a printer végzi el, teljesen egyberakja a filamentet. Még akkor is sok az átmeneti lehetőség, ha a tárgy relatíve egyszerű.

A kész nyomathoz, a printelt szálat kiemelik a nyomtatóágyból, a gépet visszaállítják, majd a filamentet beleadagolják, és elkezdődik az óhajtott tárgy előállítása.

Jó hír, hogy a szoftverhez bárki ingyen hozzáférhet.

A Disneynél filmesek mellett mesterséges intelligencia-, robotika-, animációs grafika- és a mechanikus babákról szóló animatronika-részleg is dolgozik. Ők felelnek az ember-gép interakciókért, például, hogy a robotok életszerűbben nézzenek, hihetően és ne megmosolyogtatóan tekintsenek ránk.

Legutóbb, Halloween előtt egy nagyrészt 3D nyomtatott humanoid (emberszerű) robottal lepték meg a világot. A gépszörny ugyan csak torzó, a fejet azonban aprólékosan kidolgozták.

A hús nélküli arcból ránk szegeződő tekintet elég ijesztő, mintha közvetlenül a lelkünkbe nézne, és akkor a fogairól még nem is beszéltünk.

Korábban, ha egy ember és egy robot kölcsönösen nézték egymást, a humán fél valahogy mindig a technikai megvalósítással foglalkozott, szinte csak arra összpontosított.

Az új géphez kidolgozott általános architektúránál a tekintetek találkozásának, az interakciónak nemcsak a technológiai oldalát vették figyelembe, hanem karakteranimálással szintén foglalkoztak. Nagyon ügyeltek arra, hogy a mozgások élethűek és hihetők legyenek.

A fejlesztők egyértelmű célja az interakció életszerűségének megteremtése, hogy a felek közötti kommunikáció az élet illúzióját keltse.

Egy komplex és teljes rendszernek észlelnie kell a környezetében tartózkodó személyeket, cselekedeteik alapján azonosítania kell az érdeklődésére számot tartókat, és az illetőik mozgásától ösztönözve, azokra reagálva, neki is hitelesen kell mozognia.

A fejlesztők az izomtevékenységet és a figyelemmel kapcsolatos megnyilvánulásokat utánzó mechanizmusokat épített a robotba. Mindegyiket, például figyelem megoszlását, megszakadásait, az aktuátorok mozgásának különbségeit biológiai rendszerektől lesték el.

Sikerült nekik, a robotszörny szem- és fejmozgása gyors és folyamatos.

Az architektúrával megvalósíthatóvá vált, hogy egyszerű mozgásrétegekből az interakció hitelességét segítő komplex cselekvések fejlődjenek ki.

A printelt szénrostos kerékpárjairól és e-kerékpárjairól ismert szilícium-völgyi Superstrata startup egyedi termékeket kínáló és csúcstechnológiás internetes konfiguráló rendszerrel (Superstrata Studio) felszerelt online boltot nyitott.

A kompozitokkal való nyomtatásban érintett cég nyilván örömmel nyugtázza az ezen anyagok iránti fokozódó érdeklődést, hogy a jövő additív gyártásában minden előrejelzés szerint nagyon komoly szerepet fognak játszani.

A Superstrata egyedülálló termoplasztikus biciklijei már meg is rendelhetők a boltból. A Studio segítségével a rendelésnek megfelelően alakíthatjuk ki a járművet. A vásárló megadja a magasságát, testtömegét, biciklizési stílusát és más preferenciáit: milyen legyen a szín és a design, a kötelezőkön kívül milyen alkatrészeket akar még, hogyan konfigurálják az egészet.

Majdnem hogy saját maga tervezi meg a kerékpárját.

A Superstrata óriási segítsége a partnere, az additív gyártásban jónevű cégnek számító Arevo. Ők szolgáltatják az alaptechnológiát, a gyorsan nyomtatható kompozitanyagokat. Pontosan a gyors nyomtathatóság miatt lehetséges a kerékpárok sorozatgyártása.

Az Arevo portfoliója szoftverből, robotikus rendszerből és anyagokból áll. Ezek együtt garantálják nagy és komplex termoplasztikus részek gördülékeny előállítását.

„Meg akartuk mutatni, mire vagyunk képesek, és azt is, hogy mekkora léptékben. Ehhez kellett megtalálnunk az alkalmas partnert. Komplex valamit akartunk nyomtatni. Valamit, amit hagyományos 3D nyomtatón és a régebbi kompozit-eljárásokkal nem lehet megcsinálni” – nyilatkozta Tuan TranPham, az Arevo egyik vezetője.

„A kerékpár megtestesíti az additív gyártás legizgalmasabb aspektusainak a konvergenciáját: innovatív, egyedi termék létrehozására alkalmas terv alapján, robotikai és anyagtudományi csúcsmegoldásokkal, nagyobb léptékben és gyorsan készíthetők tárgyak. A projekt azt az izgalmi állapotot juttatja eszembe, amit a Teslánál éltem át, amikor ott dolgoztam” – magyarázza Maneesh Jain alelnök.

A Superstratát nemcsak befektetők, hanem más márkák is támogatják. Speciális „kiadást” készítenek például Ultraman-ről, az ikonikus japán szuperhősről, a világ egyik legnagyobb technofesztiváljának, a német Time Warpnak, valamint Antoine de Saint-Exupéry halhatatlan Kis hercegéről is.

Az Indiegogo közösségi támogatófórumon (crowd-founding) az eddigi negyedik legsikeresebb pénzgyűjtő kampányt vezényelték le (október 10-én zárult): több mint 80 ország közel 5500 támogatójától 7 millió dollár feletti összeget kalapoztak össze.

Az additív gyártás egyik meghatározó vállalata, a belga Materialise október 29-én közzétett harmadik negyedéves pénzügyi beszámolójából kiderül, hogy a második negyedév veszteségei után sikerült talpra állniuk, de az összeg (40785000 euró) még így is közel 1 millióval kevesebb, mint volt a 2019-es év azonos periódusában.

A második negyedévhez (38117000 euró) képest viszont, ha nem is szignifikáns, de előrelépés. A bruttó nyereség a teljes bevétel 56,9 százaléka, 23220000 euró. 2019 harmadik negyedévében ez a szám 29023000 euró és az akkori teljes bevétel 57,5 százaléka volt. A nettó deficit a tavalyi 966000 euró után, most 1331000 volt.

A különböző szegmensek egyenlőtlen képet mutatnak.

A szoftveroldal 9478000, az egészségügyi részleg 17161000 eurót hozott össze. Míg az előbbi bevételei 12,7 százalékos esést, addig az utóbbié 10,8 százalékos növekedést jelentenek. Ezen belül az orvosi szoftverek 3,1, a műszerek és szolgáltatások eladásai 14,5 százalékkal nőttek.

A Covid-19 legsúlyosabb hatása a gyártószegmensben tapasztalható. Tavalyhoz képest 41,3 százalék a visszaesés, 24127000 euró helyett idén csak 14154000 gyűlt össze.

Peter Leys ügyvezető elnök összességében elégedett.

„Figyelembe véve a kihívásokat, a Materialise jól teljesített ebben a negyedévben. A gyártó- és kisebb mértékben a szoftverszegmensben a Covid-19 kellős közepén ugyan csökkentek a bevételek, az orvosi részleg nyeresége viszont látványosan nőtt. A siker egyes egészségügyi alkalmazásainknak, stratégiai szemüveg-befektetéseinknek és a lábbeli-platformoknak tudható be. Összességében 4 százalékkal növeltük a kutatásfejlesztést, elkezdtük megvalósítani a belső digitális átalakulási programot: új az e-kereskedelmi portálunk, megújultak az ügyfélkapcsolat-kezelő és a vállalati erőforrás-tervező rendszereink” – összegzett Leys.

Az előrejelzések szerint a negyedik negyedévben folytatódik a talpra állás.

A két elődcég egyesülésével 2006-ban alapított, Lübeck-székhelyű SLM Solutions a gyors fémnyomtató-rendszerek fejlesztésének egyik élharcosa, printereit a világ számos országában értékesítik, mindegyik kontinensen jelen vannak.

Az egyik előd már a 2000-es évek elején alumínium és titán lézeres feldolgozásával foglalkozott. A vállalat története azonban korábban, az 1990-es években kezdődött. 1996 és 1998 közötti lézerfúziós folyamatokkal kapcsolatos kísérleteikben a Lézertechnológiai Fraunhofer Intézet is részt vett.

A vállalat az utóbbi években a szelektív lézeres olvasztótechnológiára összpontosított, gépeit főként kisszériás gyártásra és prototípuskészítésre tervezi. Vásárlói között például a gépjármű-, a légi-ipar, az oktatás és az egészségügy képviselőit is megtaláljuk.

Számos szabadalmat jegyeznek, a többlézeres technikát ők vitték elsőként a piacra, és természetesen folyamatosan újítanak is.

Az SLM Solutions november 10-én fogja (a Covid-19 miatt az online térben) bemutatni nagy érdeklődéssel várt új gépét, egy következőgenerációs fémnyomtató-rendszert. Szakértők szerint a printer mérföldkő lesz a gyártóipar történetében, forradalmasítani fogja az szelektív lézeres olvasztást (SLM), a fémnyomtatást.

„Örülünk, hogy bemutathatjuk ügyfeleinknek a piacon hozzáférhető legproduktívabb SLM-rendszert. Partnereinkkel együtt toljuk ki az additív gyártás határait, a gép jelzi a következő újításokat” – nyilatkozta Meddah Hadjar vezérigazgató.

Néhány hónapja számoltak be arról, hogy az SLM Cube brand égisze alatt 12 lézeres technológián dolgoznak, de egyelőre nem lehet tudni, hogy ez lesz-e az új rendszer alapja. 2018-ban jelentették be a 600x600 milliméteres építési térrel rendelkező, 12 milliméteres SLM Cube 2019-es debütálását (ami aztán elmaradt), úgyhogy valószínűnek tűnik.

A robotikus extrudáló folyamatokkal nagyméretű tárgyakat printelő Scaled Ltd., egy brit cég bemutatta a Kaméleon Projektet. Egy Kaméleon nevű elektromos autóról van szó, közel fél éve dolgoznak rajta.

A projekt céljai közé tartozik az is, hogy demonstrálják vele: az additív technikák forradalmasíthatják az autógyártást. A jármű előállítása a 3DP-hez kapcsolódó több innovatív megoldással történik.

A vázhoz hőre lágyuló, csúcstechnológiás nyomtatott műanyagokat használnak, ugyanakkor a fenntartható gyártás elveinek megfelelve, igyekeznek ezt úgy megoldani, hogy a lehető legkörnyezetbarátabb legyen. E koncepciónak megfelelően újrahasznosított műanyaggal is dolgoznak, minimalizált anyagveszteséggel.

A tervezők különleges technikákat alkalmaztak, például a felesleges pluszanyag eltávolítására használt sztochasztikus topológia-optimalizálással, valamint a „gyár egy dobozban” stratégiával újítottak. Lényege, hogy egy teljes jármű egyetlen gyártóegységen megcsinálható.

Magával az optimalizáláshoz használt szoftverrel rengeteg random változatot tesztelnek mindaddig, amíg rá nem találnak a végső, az ideális szerkezeti tervet kivitelező megoldáshoz.

A platformot többféle jármű elkészítésére találták ki, mindegyikhez ugyanazzal a hardverrel és szoftverrel dolgoznak. Innen a projekt neve is: a járműveket is úgy tervezik, ahogy a kaméleon színeivel alkalmazkodik mindenkori környezetéhez – az autóknak ugyanúgy alkalmazkodniuk kell. Az ügyfél specifikálja az elvárásait, és a járművet pont úgy dolgozzák ki, hogy megfeleljen ezeknek.

3D nyomtatással Kaméleon nagyobb, erősebb és gyorsabb, miközben előállítási költsége kevesebb, mint egy hagyományos technológiával készült legtöbb járműnek például az ajtaja.

A fejlesztők tömegtermelés helyett tömeges egyedire szabásban, tömeges specializálásban gondolkoznak. Ez a paradigmaváltás szerintük kivitelezhető, és mind a prototípushoz, mind a végtermékhez ugyanazt a technológiát, természetesen nagyméretű 3D nyomtatást használnak.

Milyen következményei lehetnek a Kaméleon projektnek? Például kisebb szükség lesz a futószalagra, drága specializált szerszámokra és így tovább.

Az amerikai elnökjelöltek második és egyben utolsó vitáján, október 22-én Joe Biden pozitívan nyilatkozott a megújuló energiákról, belengette a fosszilis tüzelőanyagokról való áttérést, ami persze nem máról holnapra fog megtörténni. Lényegében a biomasszáról, a nap- és a szélenergiáról, ipari léptékű elterjesztésükről van szó.

A 3D nyomtatás méretezhetősége és gyors telepítése komoly versenyelőnyt jelent ezen a téren, ideális megoldás lehet a megújuló energiaszektornak – írja elemzésében a 3D Printing Media Network.

Az egyébként is környezetbarát technológia a területen már jelen is van.

A T3DP startup speciális anyagtudományt és „haladó” geometriát kombináló nyomtatási folyamata előkészítheti a printelt napelemekhez vezető utat. Perovszkitot, a szilíciumnál sokkal alacsonyabb hőmérsékleten olvadó kalcium-titánoxidot használnak. Jóval hatékonyabb alapanyag, mert a formázásához energia kell. A T3DP megoldásával akár 55 százalékos is lehet a fotovoltaikus átalakítás hatékonysága, míg szilíciumos napelemeknél ez az érték maximum 25 százalék.

Napelemek printelése csak egy alkalmazás a 3DP megújuló energia lehetőségei közül. Gyors prototípuskészítéssel a problémák hamar megoldhatók, aztán jöhetnek a teljes méretű modellek, és a technológia természetéből fakadóan kevesebb az anyagveszteség.

A kelet-Afrikában aktív Simusolar például mezőgazdasági alkalmazásokhoz dolgoz ki mapelem-részeket.

Napenergia tárolására alkalmas elemek szintén printelhetők, a Carnegie Mellon (CMU) és a Missouri Tudományegyetem 2018-ban dolgozott ki a lítium-ion elemek töltését javító elektróda-nyomtató eljárást. Az autóiparnak szintén készítenek zöld termékeket, de űrkutatáshoz is terveznek megújuló energiákon alapuló nyomatokat.

Printelt betont tengerparti szélturbinákhoz hasznosíthatnak, vizsgálják is, hogy az anyag mennyire tűri az óceáni feltételeket, és úgy tűnik, hogy jól. Többek között a Purdue Egyetem és az RCAM Technologies foglalkozik ezzel a területtel.

Az additív gyártás eddigi alkalmazásaiból kiderült, hogy kifejezetten fenntartható termelési eljárás, lényegéből eredően jól használható megújuló energia-létesítményekhez.

Ha a zöld megoldásokat előtérbe helyező jelölt nyeri az elnökválasztást, a 3DP szektor kedvező pozícióban várja az USA „bezöldülését.” Persze jelöltként sokan sok mindent ígértek már.

Tűnhet ugyan másodlagos jelentőségűnek, a nyomatok printelést követő utófeldolgozása azonban ugyanannyira fontos, mint a végeredményhez vezető összes többi munkafolyamat.

A szegmensben egyre több a találmány, pezseg az innováció. A terület egyik specialistája, az AMT vegyi gőzöket kezelő technikáját pár hónapja szabadalmaztatták.

E tevékenységek másik élenjárója, a Buffalo (New York állam) székhelyű, beszédes nevű PostProcess Technologies a napokban kezdte forgalmazni a sztereolitográfia (SLA) utáni felesleges műgyantát eltávolító DEMI 4000 csúcsgépét. A géppel a manuális munkát kiváltó, teljesen automatizált utófeldolgozás felé tettek fontos lépést, és egyben a komoly keresletnek is igyekeznek eleget tenni.

890x890x635 milliméteres munkaterével, a cég legnagyobb merülő rendszere akár 1040 liter műgyantaoldó folyadékot is képes tárolni. A méretek alapján nem meglepő, hogy nagyobb és kisebb nyomatokkal egyaránt elboldogul. A rendszert a saját fejlesztésű AUTOMAT3D szoftver működteti. Ultrahanghullámokkal, örvényszivattyúval, speciális oldószerekkel dolgozik, ezekben fürdetik meg „tetőtől talpig” a nyomatokat, a műgyanta ideális mértékű és módszerű eltávolítása pedig vegyi és mechanikai energiák bonyolult kombinációja.

A szoftverplatformon keresztül a felhasználó egy sor előreprogramozott, teszteken bizonyított, konzisztens utómunkálatot garantáló „recepthez” is hozzáfér. A szoftver természetesen mesterségesintelligencia-algoritmuson alapul, az kontrollálja, vezérli a rendszer energiahasználatát, gyorsaságát és a hőmérsékletet, s felel egyben azért, hogy ne legyen törés és más hiba.

A cég szintén nemrég jelentette be együttműködésüket Észak-Amerika egyik legnagyobb fogtechnológiai laboratóriumával, a Great Lakes Dental Technologies-szel, nyomtatott fogászati termékek utómunkálatait, porok eltávolítását és a felületek megtisztítását fogják végezni.

Ezeket a folyamatokat szintén automatizálják. A PostProcess Technologies is mindent megtesz azért, hogy az ipar 4.0 minél előbb mindenki számára hasznot hozó valósággá váljon.

A 3D nyomtatás egyik élharcosa, meghatározó cége, a Stratasys bejelentette, hogy a technológiát népszerűsítő túrát indít az Egyesült Államok középnyugati részén. Kamionja a gyártóiparól és „rozsdaövezetként” is ismert térség hat városában fog megállni.

A bemutatókon működés közben lesznek láthatók a vállalat nyomtatórendszerei, a közönség azonban nemcsak a gépeket, hanem nyomtatóanyagokat, programokat és munkafolyamatokat is megismerhet. A környék cégvezetőit, üzletembereit, komoly történelmi múlttal rendelkező szakszervezeteit és összességében a dolgozókat akarják fogékonnyá tenni az additív gyártás iránt.

November 6-án, a Missouri állambeli Saint Louisban kezdik, majd 16-án Minneapolis következik. Következő állomás már az iparvidék szíve felé vezet – a Wisconsin állambeli Milwaukee után Illinois és persze legismertebb városa, Chicago kerül sorra. Az amerikai autógyártás szebb napokat is megért fellegvárába, Detroitba a december 7-ével kezdődő héten érnek. A túra két ohiói nagyvárosban, Cleveland-ben (és Cincinnati-ben) ér véget.

Az 1980-as évektől a gyárak automatizálásával a térség radikálisan megváltozott, Jimmy Carter alelnöke, Walter Mondale nem véletlenül nevezte el „rozsdaövezetnek.” A gyártóipar hanyatlásnak indult, sokan veszítették el állásukat, Donald Trump 2016-ban (iIllinois kivételével) ezekben a kiábrándult államokban győzve, válhatott az USA elnökévé. Míg az ország magán gyártószektorában 1988-ban 21 millióan, addig 2010-ben már csak 13 millióan dolgoztak, és a változások pontos a rozsdaövezetet érintették leghátrányosabban.

A túrával a Stratasys a klasszikus helyébe lépő 21. századi gyártást mutatja be a helyi érdeklődőknek. Az utóbbi években meglehetősen depresszív légkörű térség egyébként már több 3DP vállalkozásnak, például az ExOne-nak és a MakerGearnek ad otthont, és a technológiai fejlődésre a sok kutatásintenzív felsőoktatási intézmény jelenléte is pozitív hatással van.

A 3DP munkát jelenthet az állástalanoknak, új gyártási lehetőségeket adhat a hagyományos munkák után modernebb lehetőségeket keresőknek, új szintre emelheti, lokalizálja a gyártótevékenységet.

Egy francia konzorcium 40 méteres gyalogoshidat fog építeni a 2024-es párizsi olimpiai játékokra. A konzorcium építész-, mesterséges intelligencia-, építőanyag-cégekből és a 2015-ben alapított, nagyvolumenű 3D nyomtatással foglalkozó, betonra specializálódott XtreeE-ből áll.

A cég méretes 3DP rendszerei bérelhetők, vagy szakemberei is részt vesznek az ügyfelek terveinek kidolgozásában, megvalósításában. Dolgoztak már Berlinben is, legutóbb pedig egy dubai vállalattal alakítottak ki partner-együttműködés kapcsolatot.

Az olimpiai projekt világpremier lesz: a résztvevők elmondása alapján a 3D szerkezetibeton-nyomtatás és az ipar 4.0 összekombinálásával új „infrastruktúra tipológiát” hoznak létre.

Az utóbbi években a 3DP-t többször használták világszerte hidak, viaduktok és más építészeti tervek megvalósításához.

A holland infrastruktúrafejlesztési minisztérium szeptemberben válogatott ki tíz céget egy köralakú viadukthoz. A környezeti hatásokat messzemenően figyelembe vevő kivitelezéshez additív gyártást is fognak használni. Cambridge-ben (Egyesült Királyság) szintén egy viadukthoz vettek igénybe printelt prototípusokat és 3D vizualizáló eszközöket.

Sanghajban tavaly húztak fel egy 15,25 méter hosszú gyalogoshidat, Rotterdamban pedig újrahasznosított anyagokból terveznek hasonlót, és az év végéig állítólag el is készülnek vele.

Az olimpiai gyalogoshíd teljes felszíne nyomtatott betonból áll majd. A tervek szerint 60 százalékkal kevesebb betont használnak, mint az azonos méretű hagyományos szerkezetek esetében. A digitális tervezéssel, a komponensek ipari környezetben történő gyártásának és gyors helyszíni összeszerelésének lehetőségével az építészek szabadabban alkothatnak, találhatnak ki új elemeket, módosíthatnak elképzeléseiken.

A 3D nyomtatással kevesebb elemet kell szállítani, nincs szükség zsaluzatra, és így összességében csökkennek a kiadások.

Az XtreeE bizakodik, hogy a gyalogoshíd elkészülte után, Franciaországban és világszerte is hasonló projektekre kap majd megbízást.