FREEDEE BLOG

Egyre markánsabb tendencia a 3D nyomtatás más technológiákkal együtt történő alkalmazása. Szaporodnak ezek a technológiák, az eredmények pedig ígéretesek.

Ilyen technológia a mind több fejtörést okozó elemek fejlesztése, gyártása. Több kínai egyetem kutatóiból álló csoport erre a problémára kínál megoldást – a rugalmas elektronika jövőjét előrevetítő elemeket igyekeznek printelni.

A hagyományos gyártásban az elsőszámú komponensnek számító katódokat, anódokat és elektroliteket kombinálnak össze úgynevezett „üledékbevonás” eljárással. A módszer hatékony, de megvannak a maga korlátai, az elem architektúrája, konfigurációja és külső kialakítása egyelőre nehezen dolgozható ki, akadozik a „személyre szabás.”

Erre kínálnak megoldást a kínai kutatók. Megközelítésükről tudományos cikket publikáltak, amelyben felvázolták a jelenlegi helyzetet, kiemelve a 3D nyomtatás integrálásának az előnyeit. A két technológia összekombinálásával a terület kihívásait és a megoldást is szemléltették.

Mivel a származéktermékek mennyisége folyamatosan nő, komoly kereslet mutatkozik a kimenetet optimalizáló technikák iránt. A kutatók optimisták az integrációval kapcsolatban, mert sok jelenlegi kihívást kezelhetnek vele.

Két előnyt emeltek ki: az elemek anyagát nyomtatható tintává alakítják, illetve nő a tervezési szabadság, és törvényszerűen nagyobbak a személyre szabás lehetőségei. A 3DP jellemző tulajdonságai miatt van így: pontosság, automatizálás, egyedire alakíthatóság, kompatibilitás, termelékenység, költséghatékonyság. Egyik legizgalmasabb alkalmazás lehet, amikor kisebb és rugalmas elemeket építenek orvosi implantátumokba.

Egyelőre persze csak az elméletet dolgozták ki, de a megvalósítással minden bizonnyal forradalmasítják a rugalmas elemek nyomtatását. Több szcenáriót is felvázoltak, köztük a nano mérettartományban történő printelés jövőjét, elemek szimulációját, csúcskategóriás nyomtatótinták fejlesztését. Mivel a hordozható és a magunkon viselhető technológiák piaca nő, hamarosan jöhetnek az első nyomtatott rugalmas elemek.

A robotika az egyik legkomplexebb infokommunikációs terület, az autonóm gépek tervezésének és kivitelezésének több technológiáját hozza közös nevezőre: elektronikát, mechanikát, mesterséges intelligenciát, vezérléselméletet, szenzorok és aktuátorok tudományát, biológiát. Gyorsan fejlődő diszciplína, a korai futószalag mellett serénykedő masináktól, sci-fi hősöktől és gonoszoktól, hamar eljutottunk az állatszerű szerkezetekig, humanoidokig és tovább. Egyre gyorsabbak és termelékenyebbek.

A mai robotok a mesterséges intelligencia, a gépi tanulás és az additív gyártás látványos eredményeinek hatására, sokkal „eszesebbek”, ügyesebbek, mint korábban bármikor. Legyen szó prototípuskészítésről vagy végtermékről, a 3D nyomtatást jelenleg széles körben használják robotépítésre, és vice versa, sokasodnak a nyomtatórobotok.

A 3DNatives szakportál áttekintette a printelt robotokat. Három csoportot különböztetett meg: a maker-mozgalomhoz rengeteg szállal kapcsolódó „csináld magad” (do-it-yourself, DIY) kezdeményezéseket, emberszerűeket (azaz humanoidokat) és kutatási projekteket.

Az első kategóriába olyanok tartoznak, mint az OpenBot Alapítvány FDM technológiával készült, azonos nevű gépe. Okostelefonok robotokká alakítása a mottójuk. Az AOSEED fejlesztőcsomagjával gyerekek, kreatív elmék, bárki érdeklődő 3D tervezéssel, printeléssel és kódolással elkészítheti saját gépét. A TOPS négylábú szerkezet, az Otto DIY gyerekeket hivatott beavatni a kódolás és a robotika világába.

Ezeknek a gépeknek az ára száz és hatszáz dollár között mozog.

A humanoidok közül a terület élenjárójának számító Boston Dynamics Atlasa a leghíresebb, őt részben printelt alkatrészekből állították össze, lábait például nyomtatták. A Pollen Robotics nyílt forrású Reachy-je torzó, fej és karok rendszere szabadon mozog, antennája érzelmeket képes továbbítani. Az emberekkel folytatott interakciókban és tárgyak megmozgatásában remekül teljesít, de a környezetében történő navigációban, objektumok automatikus detektálásában szintén nagyon jó. Pib a Printed Intelligent Bot otthon is printelhető oktatási eszköz, a tudományok, technológiák, mérnöki diszciplínák és a matematika (STEM) oktatásában szánnak neki fontos szerepet.

A svájci mérnökök által fejlesztett kétéltű Pleurobot szalamandra-utánzat, a Georgia Tech mikroszkopikus gépeit alig lehet látni, az UC San Diego puha robotja az egyik legújabb és legígéretesebb területet reprezentálja, a Purdue Egyetemen mikrorobotokat nyomtatnak, míg az olasz Filobot és I-Seed szintén puha gép. Ők szemléltetik legplasztikusabban a kutatási robotokat.

A mikroméretű 3D nyomtatás jelentős fejlődésen ment keresztül 2023-ban, az érintettek több mérföldkőnek számító eredményt értek el. Nemrég egy újabb fontos ugrás történt: a kaliforniai Stanford Egyetemen új mikroléptékű 3D nyomtatófolyamatot dolgoztak ki.

A technikával változatos formájú részecskék gyárthatók le. A fejlesztők kiemelik a gyorsaságot, hogy naponta akár egymillió, részletesen kidolgozott és egyedire kialakítható részecske készíthető el.

A Stanford Egyetem sajtóközleménye alapján a mikroszkopikus részecskék a gyártásban, az orvostudományban és a kutatásban használhatók fel. A mikroelektronika, a mikrofolyadékok különösen izgalmas alkalmazási területnek tűnnek, de csiszolóanyagként bonyolult gyártófolyamatokban, például gyógyszer-, oltóanyag-adagolásnál szintén jól teljesíthetnek.

Mikroméretű részecskék gyártása mindezidáig nagyon nehéznek bizonyult. Méretezhető előállításukhoz a fénybeállítások, az anyagtulajdonságok és a gyártóműveletek, mozgások speciális kombinációjára volt szükség. A megoldást az új fotopolimerizációs folyamat jelenti.

A folyamat a műgyantát gyorsan megdolgozó „folyamatos folyékony interfész-gyártáson” (CLIP) alapul. Szintén a stanfordi kutatók találták ki, még 2015-ben, és például a 3D nyomtatás egyik innovátora, a Carbon technológiája is azon alapul.

Korábban azonban nem vagy nehezen lehetett vele nagymennyiségű részecskét egyszerre előállítani. Most ezt is sikerült speciális technikával, a futószalaghoz hasonlóan működő „tekercsről tekercsre” CLIP-pel (roll-to-roll CLIP) megoldani.

A kutatók elmondták, hogy megteremtették a sebesség és a felbontás közötti kényes egyensúlyt.

A houstoni (Texas) Rice Egyetem kutatói fenntartható faszerkezeteket hoztak létre 3D nyomtatással. Az anyagtudománnyal és nanotervezéssel foglalkozó szakemberek a fa alapvető „építőkockáiból”, cellulózból és lignitből álló, segédanyagoktól mentes, vízalapú tintát dolgoztak ki.

A tinta izgalmas faszerkezetek tervezéséhez és 3D nyomtatásához használható. Speciális megmunkálási módja a közvetlen tintaírás (direct ink writing) nevű 3D nyomtatótechnika.

A kutatókat örömmel tölti el, hogy közvetlenül a természetes összetevőiből készíthető faszerkezet. Ezek a technikák és darabok a környezetbarátabb és innovatívabb jövőt vetítik előre – hangsúlyozzák.

„A fenntartható 3D nyomtatott faszerkezetek új korát vezetik be” – nyilatkozta az egyetemen anyagtudományt oktató, egyébként nanomérnök Muhammad Rahman.

A következmények messzire terjedhetnek, a technológia elvileg olyan iparágakat is forradalmasíthat, mint az építőipar vagy a bútorkészítés. A korábbi hasonló kísérletekkel ellentétben, a Rice Egyetemen kizárólag nanoméretű fakomponenseket használtak nyomtatásra.

A tinta összetételének optimalizálására koncentrálva, a természetes lignin-cellulóz egyensúlyt megőrizve, állították be a lignin- és cellulóz-nanoszálak és nanokristályok arányát.

A lignin a Földön legnagyobb mennyiségben előforduló egyik biopolimer, viszont sajnálatos módon, szinte semmire nem értékelik. Az egyetemen a nyomtatás után átfogó elemzést végeztek, hogy megállapítsák, milyenek a printelt fa felületi és belső szerkezetei, majd összehasonlították őket a természetes fakomponensekkel.

Nemcsak a textúrában,  hanem a szagban és az erőben is közeli hasonlóságokat mutattak ki. A nyomó- és hajlítószilárdságot vizsgáló teszteken szintén ígéretes, a természetes balsafát felülmúló eredmények születtek.

Új kreatív megoldások kivitelezésével, a technológia tömegessé válásával a 3D nyomtatás a divatipart is átalakíthatja, áramvonalasíthat gyártófolyamatokat, és nem utolsósorban, promótálhatja a fenntartható fejlődést.

Az izraeli gépgyártó XJet ezeket a lehetőségeket felmérve, állt össze a csúcskategóriás divattermékeket beszállító XOLUTIONS-szel, és látva a prémium minőségű rozsdamentes acél iránti kereslet növekedését, a luxusdivatban ékszerekhez és más cuccokhoz alkalmazzák a technológiát.

A Chromatic 3D Materials az avantgarde holland divattervezővel, Anouk Wipprechttel dolgozik együtt, nyomtatott elasztomerekbe integrálnak elektronikát, kreatív önkifejezés és ember-technológia integrációjának jövőbeli lehetőségeit villantják fel. A ruhához felhasználták a rugalmas és tartós ChromaFlow 70 anyagot.

A Stratasys, a 3D nyomtatás egyik legikonikusabb vállalata az április 23-25-i frankfurti Texprocess rendezvényen kiállítja a textíliákra közvetlenül nyomtató technológiáját fémjelző, 2022 májusában bevezetett J850 TechStyle 3D printerét. Korábbi módszerekkel kivitelezhetetlen, izgalmas mintázatok közvetlenól nyomtathatók vele ruhákra, optikai illúzió kelthető a technológiával.

A cég most főként a már meglévő darabokra történő printelést, azok feljavítását, megszépítését célzó új ötleteket, megoldásokat reklámozza. Termékek életciklusa hosszabbítható meg, a munka közben keletkező hulladékmennyiség csökkenthető, személyre szabott, egyedi darabok hozhatók létre a géppel.

A kifejezetten a divatvilágnak fejlesztett printer több anyagra, például gyapotra, farmervászonra és bőrre visz érdekes mintákat, és még az optikai illúziókeltés is egyedire alakítható ki vele. A printer sok szoftverrel kompatibilis, ezért a felhasználók 2D mintákat is módosíthatnak, színeket és más textúrákat adhatnak hozzájuk, 3D tervvé alakíthatják át őket. A géppel a Stratasys a divatvilág fontos szereplőjévé vált.

Az Eredeti Urbánus Tetkó Gyűjtemény a nagyvállalat és Travis Fitch designer közös munkája. Tetoválásokat nyomtattak farmerekre, dzsekikre. A kollekció nemcsak régi ruhákat alakított át hordható darabokká, hanem a fenntarthatóságot is reklámozza.

A 2023-as Londoni Divathéten mutatták be a tervező Jayne Pierson Ceridwen kollekcióját. A ruhákba integrált, nyomtatott elemek a fenntarthatóságot hangsúlyozták. A kelta mitológia által inspirált darabok az újjászületést és az átalakulást megszemélyesítő Ceridwen istenség előtti tisztelgések.

Kerámiából készült eszközök, műszerek olyan területeken használhatók ki igazán, ahol a fémalapúak elkopnak, meghibásodnak.

A jelenség tendenciává válása egyben azt is jelenti, hogy kerámiákat sok orvosi műszerhez választják ki anyagként. Nemcsak rendkívüli hő- és kopásellenállásuk miatt döntenek mellettük, hanem azért is, mert tökéletesen biokompatibilisek és könnyen sterilizálhatók.

Kerámiás orvosi műszerek nagymennyiségű gyártását a hagyományos technológiák korlátozták, mert anyagilag csak akkor érik meg a befektetést, ha nagymennyiségben használják őket. A csúcsminőségű kerámiák eddig nem ismert lehetőségeket nyitnak meg mind a tervezésben, mind a kiadások csökkentésében.

A szakterület éllovasa, az osztrák Lithoz kerámia-alapú 3D nyomtatói pont ezt teszik lehetővé: a korábban nem látott tervezési szabadság, valamint a skálázható és hatékony gyártás összekombinálását garantálják.

Eszközök nagy- és kismennyiségben gyorsan, eredményesen legyárthatók, míg az orvosi alkalmazásokban már használatban lévő sok nyomtatott kerámia (cirkónium, szilícium-nitrid, ATZ stb.) növeli a lehetséges innovatív eszközök számát.

Ilyen például egy atroszkópos térdborotva, vagy a fogászatban használt ATZ-megoldások. A kerámiáknak köszönhetően, sebészeti beavatkozás közben nem termelődik fémhulladék. Fémmentes sebészet az új hívószó.

A német Steinbach, a kerámiás 3D nyomtatás egyik úttörője nemrég mutatott be egy, a Lithoz technológiájával printelt kerámiacsövet. A csövet a Da Vinci robotsebész-rendszerhez használják. Tizenkétezer ilyen apró, de szuperpontos csövet gyártanak le.

A Lithoz közben előre tekint, és már többféle anyag egy komponensben történő szimultán nyomtatásában gondolkozik. Ha sikerrel jár, a kerámia-alapú 3D nyomtatás fontos fejezet lehet a modern medicina, különösen a sebészet történetében, mert jelentősen átalakítja azt. A következőgenerációs multifunkcionális műszerekből egyre többet állíthatnak elő az osztrák cég egyedi technológiájával.

Egy tudomány, egy technológia nagykorúságát semmi sem szemlélteti jobban, mint amikor a történetével, eredetével kezdenek el intenzíven foglalkozni tudós fők: honnan jött, mivé válik?

Ez történik a 3D nyomtatással is.

A YouTube-on közel húszperces videó számol be a történetről. A bemutatóanyag a The History of sorozat részeként készült, és az 1980-as években, a sztereolitográfiát kitaláló Chuck Hull munkásságával kezdődik, aztán kimerítő beszámolót kapunk a később felbukkant, diszruptív változásokhoz vezető más módszerekről, például a szelektív lézeres szinterezésről és az FDM-ről is.

A 2000-es évek és a jelen szerteágazó alkalmazásai szintén sorra kerülnek: gépjármű-ipar, egészségügy, fogyasztói termékek – szinte minden elkészíthető a technológiával.

A videó a mostani 3DP-táj, a jelen leírásával ér véget.

Minden Kedves Olvasónknak Boldog Húsvétot kívánunk!

Az additív gyártás légjárműipari alkalmazásai olyan előnyökkel járnak, mint a komplex geometria és az árcsökkenés, a komolyabb léptékű szakterületi térhódítást, a teljes áttörést viszont gyorsan megoldandó kihívások, például nyomtatóanyagok tulajdonságai, hitelesítési folyamatok hátráltatják.

A jobb minőségű anyagokkal, újabb folyamatokkal a 3DP mégis egyre elfogadottabb, több vállalat felmérte a repülőtervezés és gyártás AM (additive manufacturing) általi újrameghatározásában rejlő jelen és jövőbeli lehetőségeket.

A General Electric részlege, a GE Aerospace 650 millió dolláros tervezett befektetést jelentett be. A globális gyártást és az ellátási láncot kívánják erősíteni vele: az Airbus-, Boeing- és más gépeket hajtó LEAP motorok gyártókapacitását növelik jelentős mértékben.

A GE Aerospace spinoff-ja független céggé vált, amellyel a GE immáron három különálló entitás. A 650 millióból 450 huszonkét amerikai, 100 millió nemzetközi létesítményeket erősítésre megy, míg a maradék százat amerikai beszállítóknak szánják, hogy a munkahelyteremtést javítsák, valamint ügyeljenek a belföldi ellátási láncra.

2022-ben az AddUp ipari fémnyomtató-gyártó és a Dassault Aviation partnerséget kötött a 3D nyomtatás fejlődése érdekében, hogy a légjárműiparban is a prototípuskészítés mellett mindinkább gyártásra használják a technológiát. Az együttműködés – és a közös AEROPRINT projekt – repülő-alkatrészekre optimalizált többanyagos 3D fémnyomtató folyamat fejlesztését, minősítését és integrálását tűzte ki célként.

Legújabban a Los Angelesi 3DEO fémalapú AM-specialista jelentette be a légjármű-tervező és -gyártó japán IHI Aerospace-szel (IA) kötött stratégiai partnerséget, amellyel az additív gyártótechnológiák IA általi alkalmazásait, implementációját akarják felgyorsítani.

Az IA befektetése egyértelműen jelzi, hogy mekkora potenciált látnak a 3DEO technológiáiban és csapatában, összességében pedig a 3D nyomtatásban. Céljuk a 3D nyomtatás lehetőségeinek növelése a japán légjármű-gyártó szektorban.

A személyautókat, kereskedelmi járműveket és ipari technológiákat beszállító német ZF elkezdte használni a szintén német 3D Spark platformot, egy innovatív b2b (business-to-business) gyártási és beszerzési szoftvert.

A program használatával darabok, alkatrészek 3D nyomtatótechnológiával történő gyártását kívánják leegyszerűsíteni, demokratizálni.

A 3D Spark a kereséstől, lekérdezéstől az árajánlatig, összefüggő és integrált megközelítést garantál a teljes darab, alkatrész megrendelésének folyamatához. A felhasználó számára lehetővé válik, hogy azonnal áttekinthesse a CAD-tervezés alkalmasságát, gyárthatóságot, optimalizálási lehetőségeket, aprólékos bontásban a pontos költségvetést és az egész széndioxid-lábnyomát. Az összes iparilag releváns gyártótechnológiáról van szó, legyen szó polimer-, fém- és kerámiaanyagokról, marásról, esztergálásról, fémöntésről és fröccsöntésről, 3D nyomtatásról.

A platform használatából a ZF már eddig sokat profitált. Például felére csökkentették a darabok gyárthatósági elemzéséhez és az árajánlatokhoz szükséges időt, míg a pontosság és a megbízhatóság legalább huszonöt százalékkal nőtt.

Ez azért jelent rengeteget a ZF-nek, mert garancia, hogy az ügyfeleknek kiváló minőségű alkatrészeket és más darabokat, nyomatokat szállítanak.

E cuccok 3D Spark közreműködésével történő lekérése, keresése intuitív és hatékony, ráadásul az önkiszolgáló rendszert nemcsak additívgyártás-szakértők, hanem bárki használhatja, így a csúcstechnológia a ZF összes alkalmazottja számára elérhető – magyarázza a cég egyik vezetője.

Sokkal jobb ez a megoldás, mert így a felhasználó szakértőkkel való konzultálás nélkül is megérti a költségeket, gyárthatóságot – állítják, miközben a ZF és a 3D Spark együttműködése szép példa óriáscégek és startupok együttműködésére a digitális gyártásban.

A ZF vezetősége elmondta, hogy diszruptív innovációra, a 3D Sparkhoz hasonló startupokkal való közös munkára van szükség az ipari vezetőszerep megtartásához.

Az austini (Texas) ICON, az épületnyomtatás élharcosainak egyike több termékkel és technológiával állt elő március közepén. Rendeltetésük az automatizáció növelése.

Egy teljesen új robotikus printer többszintes építkezést biztosít, alacsony széntartalmú legfrissebb anyaguk, a nemcsak saját, hanem mások projektjeihez is hamarosan elérhető CarbonX valószínűleg sok tervben fog még szerepelni, komoly esettanulmány is készült már róla.

Digitális katalógusukban hatvannál több kivitelezésre kész terv szerepel. Öt épülettípus-gyűjteményből válogathatunk: texasi modern, tűzálló, vihartűrő, megfizethető, avantgarde.

Az MI Építész (AI Architect), a Vitruvius rendszer (amelynek bétaváltozata máris hozzáférhető) az otthoni tervezésben segít. A mesterségesintelligencia-alapú megoldást a tervezési és az építészeti tapasztalat, szaktudás teszi különlegessé.

Jason Ballard társalapító-vezérigazgató elmondta, hogy ezekért a pillanatokért dolgoztak az elmúlt hat évben (a céget 2018-ban alapították). Kiadáscsökkentés és minőségnövelés együtt és nem külön-külön volt mindig a céljuk, és sokakkal ellentétben, egyiket sem áldozták be soha a másikért.

A harminc méter magas Phoenix nevű printer robotikus karjának és darurendszerének nem akadály többszintes épület nyomtatása. A saját fejlesztésű technológia jóvoltából a gép a konfiguráció minimális megváltoztatásával egyetlen helyszínen nyomtat többszintes szerkezeteket.  A munkafolyamat állandó figyelemmel követéséhez néhány személy jelenléte bőségesen elegendő.

Az életciklus-értékelésekből egyértelműen kiderül, hogy a 3D nyomtatással készült otthonok beágyazott és működési hatásai alacsonyabbak, mint a hagyományos módszerekkel készülteké – hangsúlyozza a cég.