FREEDEE BLOG

A 3D nyomtatás egészségügyi alkalmazásaival kapcsolatban, a kezelésben részesülő beteg kényelmét és rehabilitációját szolgáló, főként műanyag nyomtatószálakról, fotopolimer műgyantákról, szilikontechnológiákról beszélünk, míg a fémek felhasználásáról hajlamosak vagyunk megfeledkezni, pedig sok implantátum, sebészi műtét és protézisek megkerülhetetlen, az adott személyt évekig, vagy akár élete hátralévő részében elkísérő tárgyak kihagyhatatlan részei.

Az orvosi nyomatok egyik általános problémája, hogy a szervezet mennyire fogadja be, illetve löki ki magából azokat. Az idegen anyag szervezetünkkel folytat interakciókat, így mellékhatásokat is kiválthat, sőt, fertőzéseket is okozhat.

A Washingtoni Állami Egyetem (WSU) kutatói ezekkel a problémákkal foglalkozva bejelentettek egy, természeténél fogva antibakteriális, egyszer majd sebészeti beültetésekhez használható anyagot, egy fémet.

Tesztelés közben a printelt anyag a fertőzést okozó baktériumok 87 százalékát elpusztította. Implantátum funkciójának veszélyeztetése nélkül tette, és a körülötte lévő szövetek sem lökték ki. A kutatók bizakodnak, hogy fejlesztésük hasznos eszköz lehet baktériumok átlagos sebészi műtétek, például csípő- vagy térdprotézis-beültetések közbeni kontrollálásához.

A baktériumok e műtétek során és utánuk történő elszaporodása a beültetések kilökésének legfőbb oka. A természeténél fogva ellenálló anyagok viszont képesek megölni a káros baktériumsejteket. Ha pedig így tesznek, az implantátumok hosszútávú kilátásai drámai mértékben feljavulnak.

A sebészetben leggyakrabban titánnal dolgoznak. A medicinában legalább fél évszázada, ráadásul nem sok változtatással használt fém antibakteriális tulajdonságai közepesek. Az implantátum bakteriális felépítése miatt gyakori a kilökődés, ami nemcsak műtét közben, hanem a következő hetekben, hónapokban is megtörténhet. Legrosszabb esetben a betegnek vissza kell mennie, a beültetést pedig kiveszik, majd helyettesítik.

A WSU-n fejlesztett új anyag – titán, tantál és réz keveréke – esetében nincs szükség ilyen drasztikus lépésre, és a páciensnek sem kell kiegészítő antibiotikumokat szednie. A kutatás természetesen folytatódik, mert el szeretnék érni, hogy az új anyag a baktériumok 87 százaléka helyett a 99 százalékukat pusztítsa el.

A VoxelMatters Research beszámolója alapján a fémalapú 3D nyomtatás piaca mintegy 2,85 milliárd dollár bevételt generált 2022-ben. Éves összehasonlításban, ez a szám huszonhat százalékos növekedést jelent 2021-hez képest, és jelzi is egyben a szektor jelentőségét.

A bevételek több mint fele a 3D hardverből, a technológiai fejlesztésekből származnak. Ezt követik a szolgáltatások és az anyagok, míg az üzleti szektorok közül egyértelműen a légjármű-ipar volt a befutó.

Ha a növekedés ugyanebben a tempóban folytatódik, a piac 2032-re elérheti a negyvenmilliárd dollárt.

A tanulmányhoz a fémnyomtatásban dolgozó, négyszáznál több vállalattal, köztük 3D felszerelés-gyártókkal, anyagfejlesztőkkel, szolgáltatókkal végeztek felméréseket. Az anyagot 170-nél több táblázat és grafikon illusztrálja, és olyan szektorokat mutat be, mint az autógyártás, az egészségügy, a légjármű-ipar, az energetika vagy a fogyasztói javak, miközben a fémnyomtatásról is átfogó képet ad.

A légjármű-ipar vezető szerepében semmi meglepő nincs. A szektor gyorsan, az elsők között átvette a technológiát, és ma már a szerszámkészítésben, a prototípuskészítésben és végtermékek gyártásához, tehát az ipari tevékenységek minden szintjén egyaránt alkalmazza. Vezető vállalatok, mint az Airbus és a Boeing speciális központokat is nyitottak.  

Megsüvegelendő, hogy a szerzők kevésbé ismert gyártófolyamatokra, például a hidegfúvásra és a súrlódásos keverőhegesztésre összpontosítottak. Az volt a céljuk, hogy megmutassák: a fősodornak számító poralapú megoldásokon kívül is léteznek jól működő fémnyomtató-technológiák.

Egyes problémákra, például folyamatok és anyagok hitelesítésére gyors megoldásokat kell találni, de a fejlődés ennek ellenére dinamikus, a piac pedig egyre érettebb.

Hála az EOS, a Trumpf, az SLM Solution és más cégek tevékenységének, Németország a fémnyomtatás egyik úttörője, újításai különösen a lézer-olvasztásos porágyas folyamatokban kiemelkedőek. Ázsiában a kínaiak elsősorban porágyas technikákat használnak, míg Japánban inkább az irányított energialerakásra (DED) fókuszálnak.

A piacot az Egyesült Államok vezeti, a helyi piac nagyon aktív és dinamikus, ami persze cseppet sem véletlen, mert a főszereplők nemzetközi nagyágyúk. 

A Quantica berlini 3DP startup bejelentette mesterséges intelligencián alapuló új szoftvere, a MultiSlice integrációját többanyagú NovoJet nyomtatótechnológiájába, a novemberben bemutatott NovoJet OPEN gépekbe (az első kiszállításokra 2024 első negyedévében kerül sor). A 3D modelleket megbízhatóan szimuláló szoftver többanyagos végtermékek precíz gyártását biztosítja a felhasználóknak.

A cég vezetősége elmondta, hogy mivel a 3D nyomtatásban egyre több nyomtatófejjel dolgoznak, a használatban lévő szoftverek korlátozzák a hardver lehetőségeit. Egyre nehezebb kikalkulálni, hogy milyen anyag milyen voxelbe kerüljön. Ezért van szükség teljesen más, a jelenlegi kutatásokon és a modern szoftvertechnológián, például gépi tanuláson alapuló megközelítésre.

A fejlesztők az új lehetőségeknek az anyagsugaras (material-jetting) nyomtatásban tág teret engedő szoftver-hardver szinergiában gondolkoznak.

A NovoJet OPEN saját fejlesztésű NovoJet tintasugaras nyomtatófejjel rendelkezik. Ezek a fejek sokféle anyaggal kompatibilisek, köztük ultranagy viszkozitásúakkal, nagy részecsketerhelésűekkel, szemcseméretűekkel, valamint az áramot jól vezető pasztaszerű matériákkal.

Más tintasugaras nyomtatófejek nem rendelkeznek ezekkel a lehetőségekkel, sőt, az új printerrel voxelszinten kombinálhatók funkcionális anyagok is, azaz egyetlen nyomtatással létrehozható több anyagból álló tárgy.

A NovoJet OPEN novemberben indult bétaprogramjához csatlakozott partnerek, például a Fraunhofer Gyártástervezési és Automatizálási Intézet és az ausztrál polimergyártó REHAU Industries anyagokat hitelesítenek a géphez, alkalmazásokat fejlesztenek hozzá, finomhangolják a printer paramétereit. A béta-.felhasználók több iparágban, köztük a fogászatban és az elektronikában is tanulmányozzák a printer alkalmazásait.

Az új munkamenedzselő és szeletelő szoftver segítségével a nyomatok formái és funkciói is szimulálhatók. A pontos előrejelzéseket a fejlett algoritmusok és az MI garantálják. A jövőben a fizikai tulajdonságok (mechanikai jellemzők, például rugalmasság, vezetőkészség, illetve olyan vizuális jegyek, mint a szín) nagyobb voxel-szintű kontrollját igyekeznek elérni. Most pont ezen dolgoznak.    

A 3D betonnyomtatással foglalkozó svájci Holcin nemrég fejezte be Főnix nevű hidját. Az építmény a 2021-es Velencei Építészeti Biennálén díjat nyert, szintén betonnyomtatással készült Striatus projekt sikerére épül.

A kivitelezésben neves vállalatok és intézmények vettek részt: az ETH Zürich egyetem egyik kutatócsoportja, a Zaha Hadid Architects számítási és tervező csapata, valamint a szintén a beton lehetőségeit tanulmányozó osztrák incremental3D. Skálázható, fenntartható infrastrukturális megoldásokban gondolkoztak, a Főnixen keresztül ezeket a lehetőségeket vizsgálják, és igyekeznek kiaknázni.

A hidat tíz tonna újrahasznosított anyagból, köztük a Striatus eredeti építőkockáiból dolgozták ki. A Holcin saját betontintát fejlesztett a Főnixhez, és úgy optimalizálta, hogy elődjénél negyven százalékkal kevesebb legyen a széndioxid-lábnyoma. Összességében, a szerkezet teljes és tényleges széndioxid-lábnyoma huszonöt százalékkal lett kevesebb, ami egyrészt bámulatra méltó, másrészt van még hova fejlődni.

Az egyedi betontintát a Holcin ECOCycle „körkörös” technológiájával sikerült létrehozni. Épületek bontásakor újrahasznosított anyagokat százszázalékosan reciklált ECOPlanet cementtel kevertek egybe hozzá.

A körkörös gazdaságon (circular economy) alapuló megközelítés, a számítógépes tervezés és a 3D nyomtatás közös nevezőre hozásával akár ötven százalékkal is csökkenthető az anyagmennyiség úgy, hogy a kevesebb anyag nem megy a minőség, a teljesítmény rovására. A kivitelezőknek nem kellett visszavenniük az eredeti elképzelésekből, nem kellett kompromisszumokat kötniük munka közben.

A Főnixet úgy alakították ki, hogy megerősítés nélkül bírja a tömörítést. Ennek az egyedi kialakításnak az eredményeként könnyű szétszedni, majd összetevőit újrahasznosíteni.

Az eredménnyel mindegyik partner elégedett.

Az együttműködések, partnerségek látványosan viszik előre a 3D nyomtatást.

A porágyas fúzióval dolgozó printereket gyártó Xact Metal és a három évtizedes szakmai tapasztalattal rendelkező System Create a költséghatékony fémnyomtatáshoz való hozzáférést akarja kis- és középvállalatoknak megkönnyíteni Japánban. Utóbbi technikai támogatást nyújt az Xact Metal printereinek, és a küldetését, a megfizethető fémnyomtatás széleskörű terjesztését is teljes mellbedobással támogatja.

Az Oerlikon leányvállalata, az Oerlikon AM és a 3D Systems az additív fémnyomtatás méretezhetőségét megcélzó együttműködésbe fogtak. Utóbbi „közvetlen fém 3D nyomtatását” az Oerlikon AM felület megmunkálási tevékenységével kötnék össze olyan alkalmazási területekre fókuszálva, mint a félvezetők és a légjármű-ipar.

A Nikon SLM Solutions és a Materialise szintén partnerséget kötött, amellyel a Materialise szoftvert és hardvert gördülékenyen összekapcsoló Build Processor (BP) technológiáját a Nikon 3D printereihez méreteznék.

Mivel végfelhasználói alkatrészekhez egyre gyakrabban használnak fémnyomtatást, nő a minőségi elvárás, a versenyképes árazás és a gyorsabb gyártás iránti igény. A Nikon NXG printereinek a Materialise CO-AM platformjába történő integrálásával a gyártók jobb minőségű fémnyomtatáshoz férnek hozzá.

Mindkét cég a lehetőségeket bővítő nyílt rendszerekben hisz, amelyek biztosítják az eszközök optimalizálását, és a gépeket a kiválasztott, preferált megoldásokkal társítják össze.

A Nikon várja a BP következő generációját, a teljes munkamenetet lefedő szoftver-megoldást. Együtt dolgoznak rajta: az új szoftver áramvonalasítja majd az adatelőkészítést, jelzi a túlzott adathasználat korlátait stb. A BP-k garantálják a folyamatparaméterek egyedivé alakítását, az alkalmazás optimalizálását.     

Az Egyesült Államokban idén végezték el az első olyan gerinc-implantátum műtétet a világon, amelyhez 3D nyomtatást, az Evonik bioanyagát, egy teljesen összekapcsolt porózus poliéter-éter-ketont (PEEK) használták. Az anyag megfelel a szigorú sebészeti implantációs szabványoknak; biokompatibilitás, bioaktivitás és a röntgensugár-átlátszóság szempontjából is különlegesen jó matéria.

A Claudius Regaud Intézet és a Toulouse-i Egyetemi Kórház orvosai az alkaron két hónapig növesztett 3D bionyomtatott implantátummal végeztek orr-átültetést. A beteg 2013-ban rák miatt vesztette el orra egy részét, és az utána következő beavatkozások sikertelennek bizonyultak. Az implantot mikrosebészeti műtéttel szedték le az alkarról, majd sikeresen az arcra ültették.

A 3D nyomtatás egyik leginnovatívabb vállalata, a belga Materialise fontos szerepet játszott a világ első, május 27-én, egy New Yorki kórházban végzett szemátültetésében.

A műtét egyik különlegessége a 3D technológiák integrálása volt. A Materialise és a Johnson & Johnson ortopédiai vállalata, a Depuy Synthes a műtét előtti tervezéshez és magához a műtéthez is fejlett technológiákat használt, sebészeti integrálásuk nélkül nem biztos, hogy sikeres lett volna a beavatkozás.

Első alkalommal fecskendeztek felnőtt őssejteket transzplantáció közben a látóidegbe, hogy az idegek regenerálódása hatékonyabb legyen. Az orvosok azért választották a CD34-pozitív őssejteket, mert képesek pótolni a sérült sejteket, és neuroprotektív tulajdonságokkal rendelkeznek.

A beteget 2021 júniusában nagyon súlyos áramütés érte, és a műtétnél a teljes szemátültetés mellett részleges arcátültetést is végeztek. Az újraélesztési opciókat igyekeztek maximálisan kiaknázni, de a sérülések súlyossága, például a bal szem elvesztése miatt nagyon nehéz dolguk volt.

Kevés ideig, csak három hónapot kellett donorra várniuk, és az innovatív technológiák használata, mint az őssejtek befecskendezése mérföldkő a transzplantációk történetében. A donor szemét a donor csontvelőjéből származó felnőtt őssejtekkel kombinálták össze, hogy az arc és a szem helyreállítása eredményesebb legyen.

Az átültetett szemgolyó ép, a szem egészséges, a retinába közvetlenül áramlik a vér. A hosszútávú eredmény azonban megjósolhatatlan, mert nem tudni, hogyan regenerálódnak az idegek, nem lesz-e kilöködés, és a retinális véráramlás is bizonytalan.

A forgatókönyvíró-rendező Jim Capobianco és francia rendezőtársa, Pierre-Luc Granjon, valamint az animációs rendező Kim Keukeleire közös munkája, az Európában január végén bemutatásra kerülő A feltaláló (The Inventor) Leonardo da Vinciről, a reneszánsz polihisztor kalandos életéről, történelemről, művészetről, technológiáról, filozófiáról, asztrológiáról és 3D nyomtatásról szól.

A 3DP meglepő vagy nem meglepő módon, de mindenképpen kulcsszerepet játszott a film elkészítésében, mert vele keltették életre Leonardo babáit, gépeit, legalábbis egy részüket.

A francia Foliascope stúdióban, a Dassault Systems 3D technológiájával dolgoztak, míg maguk a nyomatok az Initial munkái. A történelmi és művészeti részletekben gazdag film gyártása két évig, a babák elkészítése és a stop motion kivitelezése egy-egy évig tartott.

A Dassault 3DEXPERIENCE Laboratóriuma OpenCodex pályázatot indított Leonardo szkeccseinek megelevenítéséhez. Az OpenCodex közösség tagjai csapatokba szerveződve használták a nagyvállalat 3D szoftverét a feltaláló modelljeinek, gépeinek rekonstruálásához, működésük jobb megértéséhez. Emellett fiatal tehetségeket is a tudomány és a technológia felé igyekeztek terelni.

Aprólékos kézművesség és csúcstechnológia a karakterekben jól érzékelhető szintézisét emelik ki a kritikusok. A testeket kézzel szerelték össze, a lábakat fémnyomtatással alakították ki, hogy elnyerjék az óhajtott formát, erősebbek és mozgathatóbbak legyenek.

A feltaláló szépen szemlélteti a 3D nyomtatás lehetőségeit a filmgyártásban: végdarabok prototípusának, egyedi változatainak elkészítése, gyorsabb munka, komplex nyomatok vizualizálása, majd printelése stb.

Vasárnap december huszonnegyedike, itt a karácsony, mindjárt vége az évnek, jön 2024. Az ünnepekről automatikusan fényekre, csillogó díszekre, különleges megvilágításokra, mágiára, fenyőfára, az otthont beragyogó sok-sok tárgyacskákra asszociálunk.

A díszítésnek nincs határa, szinte bármi jöhet: egyszerű és komplex figurák, különös mintázatok, hagyományos és kortárs színvilág, girlandok és monumentális giccsek, mind mehetnek a fára, lakásba, kertbe. Jó hír, ha akarjuk, és ha van 3D nyomtatónk, meg sem kell vásárolni, mert magunk is könnyedén, néhány lépésben megcsinálhatjuk őket.

A különféle 3D nyomtató platformokon, közösségi oldalakon, mint például a Thingiverse és a Cults változatos modellek közül válogathatunk, a többinek pedig már csak a képzelőerőnk szab határt. Többek között fenyőfát és hóembert is nyomtathatunk már.

Az additív gyártás sok más területhez hasonlóan, a védelmi iparban is fontos tényezővé vált. Az ukrajnai háborúban drónoktól jármű-alkatrészekig, kézigránátokig, hol profi, hol barkácsoló szinten, szinte mindenre használják. Az Egyesült Államok hadserege, a haditengerészettől a légvédelemig, szintén egyre gyakrabban támaszkodik additív gyártótechnológiákra.

A Babcock Anyagelérhetőségi Szolgáltatások csapata az amerikai Védelmi Minisztérium Wolf terepjáró flottáját támogató nyomtatott alkatrészek sokaságát mutatta be. A technológia hadiipari értékeit igyekeztek demonstrálni velük. Sikerült.

A Babcock-csapat a Védelmi Minisztérium Tampa projektjének, a minisztérium első ipari és védelmi accelerator programjának részeként, az additív gyártás szektoron belüli használatára, az anyagok hozzáférhetőségének növelésére fókuszálnak.

A projekt rendeltetése az additív gyártás előnyeinek és az iparágon belüli elterjedését hátráltató tényezőknek a feltárása. Fel akarják gyorsítani, minél több printelt tárgyat kívánnak, megnyitva a nagyobb gyártási innovációk előtt a kapukat. A Babcock januárban mutatta be első katonai végfelhasználásra készült printjeit az Egyesült Királyságban – az ország hadseregének.

A csapat nemrég osztotta meg tapasztalatait más iparági és védelmi szakemberekkel. Az innovációs nap egyik csúcspontjaként a minisztérium speciális Wolf terepjárójához printelt polimer- és fémrészeket mutatták be. Remekül szemléltették velük az additív gyártás lehetőségeit.

„A Babcock komoly előrelépéseket tett az additív gyártásban, és a védelmi szektor egyik vezető vállalataként tartják nyilván. Azzal, hogy a Wolf részt vette a Tampa projektben, valóvilág-környezetben mutattuk be, hogy a legfrissebb technológiákkal hogyan kezelhetők régóta meglévő kihívások” – nyilatkozta Jon Morley, az egyik vezető. 

Európa egyik vezető divatcsoportja, a Mango startup stúdió accelerator programján keresztül fektet be a robotikus 3D nyomtatórendszereket és szoftvereket fejlesztő valenciai Ziknesbe. A Ziknes technológiájával tervrajzból perceken belül elkészül újrahasznosított anyagokból a nyomat.

A befektetés a startup meghatározott feltételek melletti anyagi támogatását, tevékenységének elsőkézből történő megismertetését, üzleti modell kidolgozását jelenti. A Ziknes-csapat tanácsokat és mentori támogatást is kap olyan területeken a Mango szakembereitől, mint a terméktervezés, azon belül is főként a bútortervezés.

A 2022-ben indult Mango Startup Studio rendeltetése a cég újításainak promótálása, új növekedési lehetőségek felderítése, innovatív technológiák és üzleti modellek kidolgozásában való részvétel. A megvalósításhoz cégeket és ötleteket keresnek, hogy aztán a divatipar értékláncát, a felhasználói élményt növelő befektetéseket hajtsanak végre.

A technológia és a fenntarthatóság a terméktervezéstől a terjesztésig, az értéklánc összes részét, minden egyes kapcsolódási pontját meghatározó két kitüntetett terület.

A startup stúdiónak ez az ötödik befektetése. Eddig többek között olyan cégekbe invesztáltak, mint a textilhulladékot „újraértékesítő”, fenntarthatóságon alapuló Recovo, a digitális identitással és különböző stílusú avatárok fejlesztésével foglalkozó Union Avatars.       

A Ziknest azzal a céllal alapították 2021-ben, hogy a gyártás világát a 3D nyomtatás és a robotika összekombinálásával, a termelés hatékonyságát, rugalmasságát és fenntarthatóságát növelve forradalmasítsák. A startup elkötelezett az anyagveszteséget minimalizáló alacsony fogyasztású technológiák mellett.