FREEDEE BLOG

A Covid-19 fertőzés megállapításához használt egyik, jelenleg a legmegbízhatóbb vizsgálat az orr, száj (garat) váladékmintáiban jelenlévő vírust kimutató PCR teszt. Az egészségügyi szakember szivacsfejjel ellátott steril pálcikát nyom a garatfalhoz és az orrjárat hátsó részébe, és párszor megforgatja, mert csak így jut elég mintához. A mintát kémcsőbe teszi, amelyben speciális folyadék biztosítja, hogy a vírus megmaradjon, már ha van.

Ezeknek a pálcikáknak a tömeges előállításához eddig is használtak 3D nyomtatást, de az angliai Wolverhampton Egyetem kutatói egy szinttel feljebb léptek: közönséges helyett „okos” pálcikákat printeltek.

De mitől lehet okos egy Covid-19 teszthez használt szivacsfejes pálcika?

Például attól, hogy könnyebbé teszi a páciensnek sokszor fájdalmas, és mindig kifejezetten kellemetlen, irritáló folyamatot – senki sem szereti, ha az orrában matatnak. Alkalmazkodik az adott orrüreghez, amellyel növeli a kényelemérzetünket.

A pálcika összehúzódik miközben az orrüregben mozgatják, és így kevesebb stresszt okoz az ottani szöveteknek.

A kutatók elmondták, hogy az első lépéseknél tartanak, és mások részvételével is számolnak. Drasztikusan javítani akarnak a jelenlegi eljáráson, a kivitelezéshez pedig a digitális gyártáshoz és metaanyagokhoz fordulnak. ( A mérnöki módszerekkel előállított szintetikus anyagok természetes matériáktól idegen tulajdonságokkal rendelkeznek, például megtörik a fény-, elektromágneses, akusztikus és más típusú hullámokat.)

Pálcikáik auxetikusak – ha megnyújtják, megvastagodnak, ha összehúzódnak, vékonyabbak lesznek. Ezzel a tulajdonsággal, személyre szabhatóbb a teszt, a szöveteket kevésbé sértik, mintha hagyományos anyagból készülnének.

Egyelőre a Formlabs (amelynek termékeit a FreeDee forgalmazza itthon), egy tampai és egy New Yorki kórház közreműködésével mintákat nyomtattak, amelyeket aztán a fellépő masszív hiánykor, sürgősségi jelleggel, tömegesen használtak is a járvány tavaszi szakaszában.

A tesztfázist követően a tervet optimalizálják, és előkészítik a tömeges gyártáshoz. Utána újabb tesztek következnek, és összesen kb. hat hónap kell, hogy tömeges méretben, és ne csak sürgősségi szempontok miatt, kvázi kísérleti jelleggel alkalmazzák.

A kutatók előretekintenek: okos orrpálcikáik nemcsak a Covid-19 ellen, hanem más egészségügyi célokra is bevethetők.

A sztereolitográfia (SLA) egyik vezető cége, a Formlabs – Form 3, 3B és Form 2 gépeihez – hat új műgyantát jelentett be. Az anyagokkal több iparágban bővülnek az alkalmazási lehetőségek. (A cég termékeit, köztük az említett három nyomtatót is a FreeDee Printing Solutions forgalmazza Magyarországon.)

A BioMed Műgyanta széria két fajtából, világosból és borostyánsárgából áll. A kemény, erős és biokompatibilis előbbi olyan alkalmazásokhoz ajánlott, ahol a kopásállóság fontos szempont, illetve kevés vizet szívnak fel. Többek között sebészi tervezéshez, implantátumokhoz, gyógyszeradagolókhoz, biofeldolgozó műszerekhez ideális.

A szintén biokompatibilis, merev Borostyán rövid ideig tartó bőt- és izommembránnal való kontaktussal járó alkalmazásokhoz, például orrkenetekhez ajánlott. Implantátum bemutatókhoz, furatsablonokhoz, sebészi tervezéshez, orvosi műszerekhez és kutatásfejlesztéshez ideális.

A Rugalmas és Nyúlékony Műgyanta széria a Flexible 80A-ból és az Elastic 50A-ból áll. A két műgyantával bővült a cég kiváló teljesítményű puhaanyag-kínálata. Rugalmas részek, fogyasztói termékek prototípusai, robotikai kellékek, színházi kellékek tűnnek ideális alkalmazásoknak.

A Flexible 80A rugalmasságában a gumira emlékeztető, de rugalmassága ellenére a Formlabs legerősebb puha anyaga. Jól tűri a tömörítést, a nyomást és a hajlítást. Fogantyúk, markolatok, öntvények, tömítések, valamint anatómiai célú porcok, inak és szalagok printelhetők vele.

Az Elastic 50A a cég legpuhább műgyantája, leginkább szilikonos darabok prototípusaihoz ajánlott. Anatómiai célból puha szövetekhez, máskülönben gombokhoz, magunkon viselhető kütyükhöz stb. használható.

A maradék két műgyantát a cég anyagfejlesztő partneri platformján, a BEGO-val közösen dolgozták ki, fogászati alkalmazásokra.

A Covid-19 sújtotta valóságban az Ultimaker meglepő bejelentést tett: az első félévben kétszámjegyű nagyságrendben nőttek a bevételei. Figyelemre méltó, hiszen az additív gyártószektor több nagyágyúja pont az ellenkezőjét tapasztalta: a Stratasys bevételei a második negyedévben 28 százalékkal estek, és a 20 százalékos létszámcsökkentést tervező 3D Systemsnél sem rózsás a helyzet.

Persze nem minden nagyméretű gépet fejlesztő cég veszteséges, mert például az SLM Solutions 90 százalékos növekedésről számolt be. Az Ultimakerhez hasonlóan szintén féléves periódusról beszélnek, míg a veszteséges vállalatok adatai a második negyedévre vonatkoznak.

Az Ultimaker azért is van kedvező pozícióban, mert a világjárvány miatti bizonytalanságban sok cég nagy ipari masinák helyett inkább desktop printerekbe fektet: olcsóbbak, házon belül megoldható velük a gyártás, kevesebbet kell logisztikázni stb.

A bizakodásra okot adó számok egyébként azt is jelezhetik, hogy az iparág kezd kikecmeregni a válságból. Ráadásul a Covid-19 fel is értékelte a 3DP jelentőségét, válsághelyzetben egyszerűbb és olcsóbb, mint a hagyományos ellátási lánc megoldásai.

A bevétel-növekedést a cég „kivételesnek” tartja, ugyanakkor a beszámoló nem elég részletes átfogó elemzéshez. Az Ultimaker egyébként évről évre jobban teljesít. A szóban forgó periódusban 30 százalékkal többet adott el az USA-ban, míg az Amerikákon hat új viszonteladóval szerződtek. Az Ázsia-Csendes-óceán térségben pedig új terjesztési modellt alkalmaznak.

A járvány miatti válsághelyzet mellett a helyi gyártás növekedése szintén világtrend. Ráadásul a holland cég új termékekkel, partnerségekkel, technológiái alkalmazásainak bővítésével az eddiginél is fontosabb tényezővé vált, ma már a desktop-piac egyik élharcosa.

Júliusban két szoftvert adtak ki: az Essentials cégek számára biztosítja a 3DP problémamentes integrálását a munkamenetükbe, a 3D Printing Academy pedig alkalmazottak tréningjét, ismereteinek bővítését célozza. Mindkettő felhasználóbarát, így új userek sem érzik elveszve magukat, ami például a partnerek részéről érkező több megrendelésben konkretizálódik.

A jelek arra utalnak, hogy a növekedés 2020 hátralévő hónapjaiban és utána is folytatódik. (A cég magyarországi forgalmazója a FreeDee Printing Solutions.)

Sokan sokféleképp töltöttük a többhónapos karantént. Egyesek például innovatív ötletekkel igyekeztek fennálló problémákat orvosolni, vagy éppen barkácsoltak. Egyiküknek eszébe jutott, hogy gyakran okoz gondot az élelmiszertárolás, kaják frissen tartása.

Lea Randebrock, a londoni Royal College of Art finn-német designere erre talált ki elegáns és környezetbarát megoldást – 3D nyomtatást és agyagalapú anyagokat használt hozzá.

Az élelmiszerek mérhetetlen pazarlásából kiindulva készítette el az Agyagspájz nevű termékcsaládot. A mai fogyasztási minták élelmiszeriparra gyakorolt hatását is tanulmányozta előtte, és szomorúan konstatálta, hogy az Élelmezésügyi és Mezőgazdasági Világszervezet (FAO) adatai alapján évente globálisan 1,3 milliárd tonna kaját dobunk ki.

Ha a felesleges maradékot ott és úgy tudnánk hasznosítani, ahol és ahogy tényleg szükség lenne rá, ez a mennyiség bőven elég lenne az éhező milliók megsegítésére. Még akkor is, ha a kajaszemét jelentős része ipari hulladék, amit nehezebb, a fogyasztói szintet viszont könnyebb befolyásolni.

Erre tesz kísérletet Randebrock is.

Kompakt és elegáns Agyagspájzának darabjai növények és gyümölcsök otthoni tartósságát hosszabbítják meg. A designer különféle fajtákhoz különféle tároló alkalmatosságokat talált ki. Hagyományos tároló eljárásokat alkalmazott a mai világra, az életből ellesett forgatókönyvekre.

A prototípusokat szórakoztató módon egy meghackelt printeren nyomtatta, mert a karantén alatt máshoz nem fért hozzá. Gyümölcspolcot, speciális dobozt, zöldséges ládát stb. tervezett.

Mindegyikhez figyelembe vette, hogy mit tartanak benne. Gyökeres zöldségekhez például sötét és száraz tároló helyet alakított ki, de a nedvességet és a hűvöst igénylő zöldségekre is talált ki jól működő megoldást.

Az utóbbiakhoz egy nyomtatott öntözőkanna adta az ötletet. Úgy alakította ki őket, hogy locsolva legyenek, és a nedvességgel hűs környezet jött létre.

„A lyukacsos terrakotta anyagon keresztül elpárolgó vízzel minden tárgy lehűl. Ezek a tárgyak növényként működnek, és meg kell locsolni őket ahhoz, hogy működjenek” – magyarázza Randebrock.

A tároló alkalmatosságok minimál designú otthonba vagy növényekkel teli térbe egyaránt passzolnak.

Az olaj- és gáz szegmensben először, drón szállított egy nyomtatott alkatrészt. A pontosan az előzetes tervek szerint kivitelezett művelet az Északi-tenger norvég partjaihoz közel történt, a stavangeri Equinor vezényelte le, a beszédes nevű Nordic Unmanned (ember nélküli) gépe olajplatformra vitte a darabot.

A drónos szállítás abszolút természetes választás volt az olaj- és gázszektorban innovatív megoldásairól ismert cég számára. A másik technológiában, a 3D nyomtatásban szintén gyorsan fejlődő, tevékenységüket átalakító megoldást látnak, óriási potenciállal. A szóban forgó nyomat egyébként egy diesel fúvókatartó volt.

Problémát jelentett, hogy ezt a tárgyat már nem gyártják, és nagyon nehéz beszerezni. Viszont mindenképpen szükségük volt rá, ezért aprólékosan újra kellett tervezni, el kellett készíteni a 3D modelljét. Végül fémnyomtatással alakították ki, a printeléshez a masszív ipari ötvözetként ismert Inconel 718-at használták.

A drón a tökéletesre sikerült utánzatot szállította Norvégia legnagyobb gáztermelője, a Troll A platformjára.

„A fejlesztés gyors, a dróntechnológiában vízfeletti és vízalatti tevékenységünkben egyaránt komoly lehetőséget látunk. Norvégiában mi szeretnénk az élharcosok lenni. A drónok növelik a biztonságot és a hatékonyságot, és hozzájárulnak, hogy a norvég olaj- és gázkitermelésben csökkenjen a széndioxid-kibocsátás. Az új energetikai potenciál kiaknázásában szintén segíthetnek” – nyilatkozta Arne Sigve Nylund, az Equinor elnökhelyettese.

A vezető nélküli légi jármű, egy Camcopter s-100 modell egy óra alatt, kb. 1500 méter magasban tette meg a 80 kilométeres utat. Ezeket a drónokat rengeteget tesztelték, kb. 70 ezer óra repülésre vannak belőve. 4 méter hosszúak, tömegük meghaladja a 100 kilót, maximum 50 kilót képesek szállítani.

Az Equinor szerint a logisztikai műveletek új infrastruktúrája van kialakulóban, amelyben kitüntetett szerep jut a drónoknak.

Az energetikában úgyszintén.

Anouk Wipprecht, a meghökkentő futurista ruháiról híres holland high-tech divattervező újabb különleges darabbal állt elő – a Pangolin Scales (Tobzoska Mérleg) BCI (agy-számítógép interfész) és a hozzá tartozó öltözék ihlető forrása a koronavírus-járvány miatt elhíresült ritka emlősállat, a ragadozókkal távoli rokon, azoktól 75 millió éve elvált tobzoska volt.

A munkában a linzi Johannes Kepler Egyetem Integrált Áramkörök Intézete és a g.tec osztrák neurotechnológiai vállalat is részt vett. Az osztrák és különösen a linzi szál nem véletlen, Wipprecht elektroenkefalográf és agyjeleket techno-művészettel kombináló alkotását a szeptember 9. és 13. közötti Ars Electronica Fesztiválon mutatják be.

A tobzoska különlegessége a testét tetőcserépszerűen beborító és védő keratin-anyagú pikkelyek. Innen ered a magyar elnevezés is, mert elrendeződésük a fenyőtobozra emlékeztet, és csak az állat hasát borítja szőr. Éjszakai, magányos erdei lény, csak a szaporodás miatt érintkezik társaival. Az erdőirtás és a kínai medicinában való felhasználásuk miatt veszélyeztetett, az emlősök közül velük kereskednek leggyakrabban. A tobzoskák a Covid-19 elterjedésével szintén kapcsolatba kerültek, egyes elméletek alapján a vírus a denevérről rájuk, róluk pedig az emberbe került. Wipprechtet veszélyeztetettség és a járvány, valamint az az állat már-már kultikus státusza egyaránt inspirálhatta.

Rendszere a világon első 1024 csatornából álló agy-számítógép interfész; a csatornák 64 áramkörön oszlanak el a fejen. Az újonnan fejlesztett BCI a 3D nyomtatással készült robotikus ruhához kapcsolódik. A „tobzoska-hálózat” egymással összeköttetésben lévő 32-32 szervomotorból és LED-ből tevődik össze.

A ruha 64 kimenettel (output) rendelkezik, úgy működik, mint a felvilágosodás-kori automaták mai megfelelői, a mechatronikus babák (animatronics) – agyhullámokból érkező jelek mozgatják, világítják meg stb. Valósidőben jeleníti meg az agyból jövő adatokat, amelyeket a BCI korábban soha nem látott pontos felbontásban kivonatol.

A ruhát ezek az infók vezérlik, lényegében az emberi aggyal áll interakcióban. A tervezőnek vigyáznia kellett, hogy ne legyen túl nehéz, ezért (a Shapeways segítségével) könnyű exoskeleton (külső váz) szerű, 3 milliméter vastag keretet printelt. Így nincs probléma a tömeggel, tehát hordható lett, másrészt elég szilárd és stabil ahhoz, hogy a mechanikus részek a helyükön maradjanak. Alkotója szerint jól viselkedő kommunikációs rendszer.

Wipprecht elmondta: kifejezetten cyborg-látványra, Giger-univerzumra törekedtek.

A Gyártótechnológiák és Fejlett Anyagok Fraunhofer Intézete (IFAM) új nyomtatórendszert telepített, amellyel fémek és kerámiaanyagok printelhetők. A Fusion Factory nevű gépet a XERION Berlin Laboratóriummal közösen fejlesztették.

A rendszer kiegészíti az IFAM additív gyártókapacitását. Az innovációs központban eddig is többféle technológiával dolgoztak: szelektív elektronsugár-olvasztás, 3D szitanyomás, széthúzásos nyomtatás (fused filament fabrication, FFF), 3D stencilnyomtatás.

A különféle additív gyártóeljárások egyetlen központban történő koncentrálódásával jelentősen bővülnek a lehetőségek, a partnereknek még inkább javasolhatok kifejezetten rájuk, projektjeikre kitalált innovatív megoldások, illetve segíthetnek nekik az additív gyártásban lévő potenciál kiaknázásában.

A Fusion Factory rendeltetése, hogy megerősítse az intézet pozícióját a 3D fémnyomtatásban. Valószínűleg most még többen akarnak majd együttműködni velük.

A rendszer három modulból tevődik össze: az egyik a nyomtatást, a másik a kötőanyagok eltávolítását, a harmadik a hőkezeléssel történő sűrítést végzi. Az újdonság, hogy a három folyamat egyetlen rendszeren belül történik.

A moduláris Fusion Factory fém- és kerámiás nyomtatószálakat (filament) használ, de új anyagokban is gondolkoznak. Kiegészítő 3D nyomtatómodulok hozzáadásával növelhető a gyártás volumene. A folyamatokat ipari termelésre igyekeznek optimalizálni.

A fémalapú FFF-rendszer takarékoskodik az erőforrásokkal, miközben a tervezők (ahogy a 3DP-ben megszoktuk) jóval szabadabban dolgozhatnak, mintha valamelyik hagyományos technológiát használnák. A nyomatok lyukacsossá, üregessé (porózussá) tehetők, ami bionikus alkalmazásokkal is kecsegtet.

Az IFAM a rendszert népszerűsítő tréningeket, workshopokat és rendezvényeket is tervez.

Az Indiana állambeli Thermwood Corporation a legrégebbi és a legfejlettebb technológiákkal dolgozó szerszámgépgyártó, az abszolút high-tech CNC marógépek fejlesztője. Az elsősorban a gyártószektornak dolgozó vállalat a gépekhez kapcsolódó szoftvereket, felszereléseket és technológiákat, valamint szolgáltatásokat is kínál.

Legújabban a nagyméretű 3D nyomtatás új megközelítésével ejtette ámulatba az érdeklődőket. Az újítás lényege, hogy a printelés nem a megszokott vízszintes irányban, hanem függőlegesen történik. Az egyedi folyamatot, a szabadalmaztatott függőleges rétegnyomtatást (Verical Layer Print, VLP) nemcsak a cég nagyobb rendszereire, hanem az alacsony árfekvésű LSAM MT printerére is fejlesztették.

A technológiával sokkal magasabb nyomatok készíthetők, mint a hagyományos vízszintes printeléssel. A cég legnagyobb LSAM rendszereivel több mint 6 méter magas darabokat nyomtattak.

A Thermwood Corporation viszont azt is bemutatta, hogy a VLP nemcsak csúcskategóriás nyomtatórendszerein, hanem a jóval olcsóbb LSAM MT géppel is működik. Utóbbihoz rögzített állvány és mozgatható munkaasztal tartozik.

Ehhez a printerhez más megközelítés kellett. A tárgyakat a mozgó munkaasztalon lévő rögzített vázszerkezetre printelik. Az asztal hátára egy 1,5x3 méteres másik munkaasztalt szereltek, amely ráhúzza a vázra az egyre nagyobb nyomatot.

Ezzel az eljárással az LSAM MT-vel 1,5x3x3 méteres tárgyak nyomtathatók.

Kiderült, hogy az eljárás alacsony és magas hőmérsékletű termoplasztikus anyagokkal egyaránt működik. Az első nyomathoz szénszállal megerősített ABS-t, a másodikhoz másfajta szénszálas PSU/PESU-t használtak. Utóbbival kihozták a maximális, kb. 540 kilós tömeget, míg a nyomtatás 16 óra 40 percig tartott. A vállalat nagyobb gépeivel elvileg akár 23 ezer kilós nyomatok is készíthetők.

A bajorországi Gersthofen-székhelyű Sanhelden a 2014-es alapítása óta eltelt hat év alatt a homoknyomtatás egyik nemzetközi specialistájává vált. Az esetek zömében kvarchomokot használnak nyersanyagként, de időnként szénnel, műanyaggal és más matériákkal is dolgoznak.

Szolgáltatásaikat sokan veszik igénybe; általában művészekkel, építészekkel, mérnökökkel, tervezőkkel stb. kivitelezik a projektjeiket. Enteriőrökkel szintén foglalkoznak: mosdókagylókat, fürdőkádakat, lámpákat és más lakberendezési tárgyakat készítenek hozzájuk. Utóbbiakkal, különösen a fürdőszobai kellékekkel új piacot teremtettek a 3D nyomtatásnak.

Legújabb munkájuk a Barlanghomlokzat (Grotto Façade). A nyomtatott barlangszerű szerkezet különlegessége, hogy lehetőséget nyújt természetes elemek, például fák, bokrok stb. kortárs épületekbe integrálásához.

A technológiával bonyolult, tekervényes és egészen speciális épületek alkothatók, amelyekben akár növényeket is lehet termeszteni. A Barry Wark építésszel közösen készített, organikus földrajzi formációkra emlékeztető barlang is ilyen.

Az alkotók épített környezetek 3D nyomtatással történő átalakításának a lehetőségeit tanulmányozták. A 3DP építészeti alkalmazásainál számos esetben bebizonyosodott, hogy teljesen új szerkezetek, korábban kivitelezhetetlennek tartott tervek valósíthatók meg.

A jövő épített környezeteit felvillantó épületmodell printelésével kezdték, majd arányosan lekicsinyítették, végül 500x256x250 milliméteres, 23 kilós szerkezetet dolgoztak ki. Homokot és a cég szabadalmaztatott binder jetting nyomtatótechnológiáját használták hozzá.

Milyen terekben fogunk élni, dolgozni? – feszegetik az alkotók, és a választ meg is kapjuk. Munkájuk egyelőre nincs kész, teljes nagyságban is kivitelezniük kell, de már így is alapos betekintést ad a közeljövőbe, amelynek építészetét nehéz 3D nyomtatás nélkül elképzelni.

A koronavírus-járvánnyal kapcsolatban folyamatosan felmerülő kérdés, hogy mikor lesz végre oltás, és mennyire bízhatunk meg benne? A pandémia miatt szinte mindenki kívülről fújja: egy biztonságos gyógyszer fejlesztése hosszú ideig, akár 7-15 évig eltarthat, amelyet most igyekeznek lerövidíteni.

Általában laboratóriumi és állatokon végzett kihívásokkal teli drága tesztekkel indítanak, majd a még időigényesebb és költségesebb klinikai tesztek négy fázisa következik, emberi résztvevőkkel. A kiadások egyes esetekben az 5,5 milliárd dollárt is elérhetik. Sokszor az is előfordul, hogy tíz gyógyszer működik, aztán csak egyetlen egy kerül piacra közülük.

Hogyan segíthet a 3DP, főként a bionyomtatás a gyógyszer-fejlesztésben, miként gyorsíthat fel folyamatokat, segít tökéletes alapanyagok pontos azonosításában?

A kezdeti szakaszban új anyagokat figyelnek, hogy milyen hosszú az életciklusuk a megcélzott rendszeren belül és kívül, mik a vegyi reakciók.

A korai, állatokon végzett és az emberi tesztek közötti átmenet például mesterségesintelligencia-megoldások és más csúcstechnológiák jóvoltából egyre jobban működik, ám az állatoknál még mindig sok a hamis pozitív és negatív, mert nem rendelkeznek az emberi test komplexitásával, a náluk megfigyeltek gyakran nem alkalmazhatók ránk.

Tudósok az állatmodellek korlátai miatt fordultak emberi szervekhez, és hosszú évek 2D modelljei után, ma már a 3D is elterjedt. A bionyomtatásnak köszönhetően fiziológiailag releváns utánzatok készülnek. A sejttenyésztés automatizálása és a 3D bioprinting egyesítésével elterjedtek a gondosan tervezett, szövet-specifikus bioanyagok („biotinták”).

A technológiával és a laborokban dolgozó speciális robotok közreműködésével kidolgozott modellek felgyorsítják a gyógyszertesztelést, csökkentik a fejlesztési költségeket. Sokkal „emberibbek”, a fehérjék és más biológiai faktorok hatása jobban kiszámítható, kevesebb a kockázat, mintha állatokon kísérleteznének, ráadásul így állatok sincsenek veszélynek kitéve. Mikrokörnyezetek jobban szimulálhatók velük „élőben” (in vivo). Több módszer összekombinálásával az anyagok speciális sejttípusokra alakíthatók ki, módosíthatók stb.