FREEDEE BLOG

A rozsdaövezethez tartozó Pittsburgh Carnegie Mellon Egyeteme (CMU) az MIT CSAIL (Számítástudomány és Mesterséges Intelligencia Laboratórium) és a Stanford mellett régóta az amerikai mesterségesintelligencia-kutatások és természetesen a robotika fellegvára, az Elsevier Scopus nemrég készült felmérése alapján, MI-ben idézettség szempontjából csak az MIT előzi meg a világ felsőoktatási intézményei közül. (A szingapúri Nanyang Egyetem a harmadik.)

A CMU kutatói most egy nyomtatott robotok alkotására kitalált interaktív tervezőplatformmal hívták fel magukra a figyelmet. A tervezési folyamatban „fogd és vidd” (drag and drop) funkcióval irányítja a felhasználót, még mielőtt egybekombinálná a nyomtatott részeket és a boltokban beszerezhető aktuátorokat. A fogd és vidd „a számítógép grafikus felhasználói felületén használatos funkció, melynek segítségével a képernyőn lévő valamely absztrakt objektumra egérrel kattintva, majd azt egy másik helyre vagy objektum fölé húzva valamilyen feladatot tudunk végrehajtani.” (Wikipédia)

Az eszközkészlet Ruta Desai és Ye Yuan robotika PhD-hallgatók és Stelian Coros adjunktus munkája. Mindhárman bizakodnak, hogy a robotika használatára és a robottechnológia jobb megismerésére ösztönzi a usereket. A robotépítés, mai robotrendszerek létrehozása komoly kihívással járó, sok időt és forrást igénylő feladat. Ha egyszerűbbé válik, lényegesen több gépet fejlesztenek a jövőben.

A platform rendeltetése, hogy amatőr és profi robotépítőknek egyaránt segítséget nyújtson, vezesse őket tevékenységük közben. Az interfész könnyen kezelhető, a fogd és vidd funkcióval az alkatrészek helyükre rendezhetők. A szoftver automatikusan sugall javaslatokat, hogy hova kellene tenni a modulokat. A platformhoz tartozik egy, a tervet tesztelő és a felhasználót a helytelen működésről értesítő szimulációs program is.

A lehetőségek szemléltetésre, a fejlesztők két különböző robotot építettek a platformmal: robot-kalligráfust és egy kölyökkutyát („Puppy”). Mindkettőt printelték, és a 3D nyomtatás szerintük is nagyon sikeres robotikai gyártómódszer. Nem véletlen, hogy a két technológia közeledése, „egymásra találása”, együttes alkalmazása az utóbbi esztendők egyik markáns és a jövőt előre vetítő infokommunikációs trendje. Mindkét irányban működik a szintézis: egyrészt robotokat printelnek, másrészt robotkarok nyomtatnak.

De vajon mit tartogat számunkra ez a jövő?

Coros és mások szerint is a robotok a mindennapok részeivé válnak, egyre többen, és nemcsak szakértők akarnak igényeiknek megfelelő, személyesebb darabokat. Valószínűleg az ő interaktív tervezőkészletük és a hasonló eszközök miatt tehetik majd meg.

Az orosz Szilícium-völgy, a Moszkvától 15 kilométerre nyugatra fekvő Szkolkovó 4 milliárd dolláros Technoparkja ad otthont ezen a héten egy, a kompozitanyagok 3D nyomtatásbeli használatát górcső alá vevő konferenciának. A park a konferencia mellett innovatív startupoknak is otthont ad, rendeltetése, hogy csomópontjukként funkcionáljon.

Az Innovációs Központ tervét Dmitrij Medvegyev miniszterelnök jelentette be 2009. november 12-én, és a különféle kedvezményeket élvező „völgy” dinamikusan fejlődik azóta. A kutatásfejlesztések különféle területeket összegyűjtő öt klaszterre specializálódnak: IT, energiahatékony, nukleáris, biomedikális és űrtechnológiák/telekommunikáció.

A helyi startupok egyike, a 2015-ben alapított 3D nyomtatógyártó Ansioprint terve a 3DP és a nagyon jó teljesítményű szálakkal megerősített műanyagok összekapcsolása.

„Technológiánk újabb lépés a szabványosított tömegtermeléstől eltávolító és az emberi kreativitás új horizontjait feltáró következő ipari forradalom felé” – nyilatkozta kissé hangzatosan Andrej Azarov, a cég főmérnöke.

Az Ansioprint egy 2015-ös startup verseny megnyerése óta kompozit anyagokkal is működő, robotikai, légjármű-ipari és gépészeti alkalmazásoknak megfelelő tulajdonságokkal rendelkező, masszív szerkezeti elemeket printelő gépet fejleszt.

 A kompozitok vagy társított anyagok „két vagy több különböző szerkezetű és makro-, mikro-, vagy nanoméretekben elkülönülő anyagkombinációkból épülnek fel a hasznos tulajdonságok kiemelése és a károsak csökkentése céljából. A kompozitok alapanyaga az erősítő fázis segítségével ér el jobb tulajdonságokat. Bármilyen két anyag (fém, kerámia, polimer) kombinációjaként előállíthatók és az alapanyagot számtalan morfológiájú második fázissal erősíthetik (rövid vagy hosszú szálakkal és részecskékkel)” – írja a Wikipédia. Ezeknek az anyagoknak több előnyük van: különleges, adott tartományon belül változó, külön-külön egyik alkotóelemre sem jellemző tulajdonságok, amelyekkel a végtermékek optimalizálhatók.

A 3D nyomtatásra használt kompozitanyagok világában a több ipari partnerrel együttműködő Markforged jár az élen. Az Ansioprint egyelőre nem tör a Massachusetts állambeli cég babérjaira, a közeljövőben viszont komoly vetélytársa lehet.

A konferencián fogják bemutatni a „folyamatosan szálakkal megerősített polimer” (CFRP) nyomtatójuk legújabb iterációját. A CFRP kompozitrészek promótálására 2016-ban egy párizsi rendezvény után kilenc (osztrák, litván, orosz) intézményből álló konzorciumot is létrehoztak. Ezek a részek egyes területeken, például a légjármű-, az autó-, valamint a szélenergia-szektorban ugyanis hatékonyabbak a hagyományosan gyártott kompozit alkatrészeknél.

Az Ansioprint szerint egyelőre nincs megfizethető és könnyen használható additív technológia széles termékskálához alkalmas kiváló minőségű alkatrészek gyártására. Rendszerükkel ezt az űrt igyekeznek betölteni. 3D nyomataik 15-20-szor erősebbek és keményebbek az FDM gépekkel printelt PLA-nél, azaz „még a légjármű-ipari alumíniumnál is erősebbek” – állítják.

A nyomtatógyártó azt is közölte, hogy printelt darabjai elvileg a sima műanyagnál 15-ször, a műanyagkeverékeknél 7-szer erősebbek, a titánnál pedig 4-szer könnyebbek lehetnek.

A maker-kultúrához, „csinál magad” (DIY) mozgalomhoz, nyílt forrású hardver stb. törekvésekhez kapcsolódó Fab Labok (fabrication laboratory) innováció- és kísérletezés/újítás-orientált workshopok globális hálózata, a 3D nyomtatókkal, CNC gépekkel, komputerekkel és egyéb digitális, illetve más készülékek sokaságával felszerelt műhelyek a digitális gyártóeszközökhöz igyekeznek széleskörű hozzáférést biztosítani, hogy „bárki bármit készíthessen.”

A kezdeményezés nem meglepő módon az MIT-n, a neves felsőoktatási intézmény Bitek és Atomok Központjából (CBA) indult a kései 1990-es években, majd 2001-ben ott alapították az első műhelyt. A Fab Lab idővel tervezők, makerek, oktatási szakemberek nemzetközi közösségévé fejlődött. 2016 végén 713 működött világszerte, az Antarktisz kivételével az összes kontinensen.

A NASA ezeket a lehetőségeket kívánja a világűrbe vinni, és ottani Fab Lab-re vár javaslatokat. A Phase A ISS Fab Lab javaslatokat augusztus 2-ig küldhetik el a jelentkezők. Az űrkutatási központ magánszektorbeli cégek, intézmények és jótékonysági szervezetek elképzeléseit várja.

A NASA és a Made in Space startup által fejlesztett 3D printerrel 2014-ben nyomtatták az első tárgyat a Nemzetközi Űrállomáson (ISS). A gép rendeltetése, hogy idővel az összes meghibásodott alkatrészt helyben gyártottakkal pótolják, az űrhajósoknak ne kelljen kisebb műszaki hibáknál is hetekig várni a földi személyzetre. A ZeroG nyomtatót 2014. november 17-én helyezték üzembe, két próbanyomtatással kalibrálták, majd a további teszteket követően november 24-én tényleges alkatrészt, nyomtatóra szerelhető borítólapot printeltek.

Az ottani Additív Gyártórészlegen (AMF) 39 különféle eszközt és alkatrészt nyomtattak azóta. Az űrügynökség az AMF sikerén felbuzdulva találta ki, hogy a világűrben is szükség lenne egy Fab Lab-re.

„Már látjuk eszközök és lecserélendő alkatrészek űrállomáson történő igény szerinti gyártásának az előnyeit. Növelni akarjuk a gyártás hatékonyságát és a felhasznált anyagok számát” – magyarázza Jason Crusan, a NASA Fejlett Kutatási Rendszerek részlegének igazgatója.

A köz- és magán-együttműködéssel (PPP) kivitelezendő többanyagos (multi-material) gyártással terveznek az űrállomáson felállított EXPRESS (EXpedite the PRocessing of Experiments for Space Station) rack szekrényeibe építendő prototípusokat.

„A rack szekrények az informatikai és telekommunikációs berendezések, valamint a kábelezési termékek tárolására és rendszerezésére szolgáló, jellemzően fémből készült, zárható szekrények” – írja a Wikipédia.

A jelentkezőknek nyolcrészes dokumentumban kell kifejteni ötleteiket (technikai megközelítés, rendszer összeállítása stb.). A legígéretesebbeket kiválogatják, és a csapatoknak másfél év alatt kell működő prototípust létrehozniuk.

A fogászati 3D nyomtatásra specializálódott brooklyni Arfona nyerte meg a többek között a Samsung, a NEXT, a Staples, a Google és a Techstars által szponzorált 2017-es Properlify startup versenyt. Az „új nagy dolgokon” munkálkodó startupokat díjazó, virtuális és kiterjesztett valóságért, dolgok internetéért és mesterséges intelligenciáért bónuszpontokat adó, évente megrendezésre kerülő versenyre jelentkező 120-nál több amerikai cég közül tizet választottak ki az elődöntőre, onnan pedig négy került a döntőbe. A New Jersey állambeli Hobokenben tartott rendezvény közismerten feltalálók, vállalkozók, startupok és előadók seregszemléje.  

Mivel az Arfona sem VR-ban, sem AR-ben, sem IoT-ben, sem MI-ben nem érintett, győzelme még nagyobb megtiszteltetés. Az első hellyel 10 ezer dollár készpénz, a verseny szponzoraitól 25 ezer dollár üzleti hitel, a Staples és a Samsung vezetőivel való találkozás és több médiaszereplés jár.

A Justin Marks fogtechnikus által 2016-ban alapított cég részleges protéziseket előállító 3D nyomtatót fejlesztett. A két iker Flexion nyomtatófejes és Simplify 3DP szoftverrel működő r.Pod nevű gép mellett fogászati nyomtatóanyagokat is készítenek. A szintén ilyen anyagokat gyártó Valplasttal közösen dolgoztak rajta, utóbbinak ez az első additív gyártórendszere. Az Arfona technológiájával a fogászati ellátást, különösen a fogpótlást szeretné gyorsan és költséghatékonyan hozzáférhetőbbé tenni a rászorulóknak.

Technológiájukat a nyomtatószálak ráolvasztása, az FFF (fused filament fabrication) teszi egyedi 3DP fogászati alkalmazássá. A területen általában műgyantával dolgoznak. Az FFF használatával az Arfona bebizonyította, hogy az egyszerű prototípuskészítésen túllépve, képes biokompatibilis végfelhasználói protéziseket készíteni. Állításuk szerint jobb dolgozni a népszerű hőre lágyuló anyagokkal, és ellentétben a legtöbb fogászati printer által használt fotopolimerekkel, nem tartalmaznak kockázatot jelentő vegyi anyagokat. Szerintük a végeredmény is tartósabb.  

„Nemcsak a győzelemnek örülünk, hanem annak is, hogy a szájegészségügyi problémák a befektetői közösségek elé, érdeklődésük középpontjába kerültek. Több mint 178 millió amerikainak legalább egy természetes foga hiányzik, és sok páciens kezelése marad el azért, mert vagy túl drága, vagy túl fájdalmas a beavatkozás. Büszkék vagyunk, hogy a probléma megoldásán dolgozunk, és hogy a startup közösség elismerte tevékenységünket” – nyilatkozta Marks az első hely kihirdetését követően.

Az Arfona színrelépése nem meglepő, mert a 3D nyomtatás egyre népszerűbb a fogászatban, sok új cég próbálkozik vele, és több nagyvállalat is ezirányú tevékenységgel bővíti szolgáltatásait. A legismertebb fogászati 3D nyomtató a sztereolitográfiát újrafeltaláló Formlabs Form 2-jét a FreeDee forgalmazza Magyarországon.

3D nyomtatás és autóipar kapcsolata nem újkeletű, a terület a technológia egyik legdinamikusabban fejlődő ipar alkalmazása. A fémnyomtatás sokak szerint a 3DP jövője. Lehetséges, az viszont biztos, hogy elterjedése komoly hatással van gépjárművek készítésére.

Sok más szektorhoz hasonlóan, az autóiparban is először prototípuskészítésre használták a 3DP-t. Ma viszont lényegesen több annál, és egyre több gyártó ismeri fel a technológia prototípusgyártáson túlmutató lehetőségeit. A verseny-járművektől a Fordig, sokan ebben az irányban mozdultak el. Legújabb kezdeményezésével közéjük tartozik a Volkswagen is. A kezdeményezés lényege, hogy a német világmárka mostantól pótalkatrészeket is fog gyártani 3D nyomtatással.

A Volkswagen Csoport és a Volkswagen AD Fejlesztés és Technológiai Tervezés Részlege a múlt héten jelentette be, hogy kizárólag 3DP-t használva állít elő tartalékdarabokat. Ezek lesznek a Volkswagen első megvásárolható nyomtatott alkatrészei.

Tökéletesnek tűnik a döntés időzítése is. Mivel sok hagyományos kocsi pótolhatatlan és gyorsan kopó, „öregedő” alkatrészei miatt elavul, még az eredeti gyártóknak is egyre komolyabb nehézséget okoz ilyen részeket találniuk, helyettesíteni őket.

Tobias Pape, a hagyományos Volkswagen-részek beszerzési menedzsere szerint széleskörű új lehetőségeivel pontosan a 3D nyomtatás a megoldás erre a mind égetőbb és aktuálisabb problémára.

A Volkswagen eddig csak prototípuskészítésre és felszerelésekhez élt 3DP módszerekkel. Pape elmondta, hogy az évek során szerzett tapasztalatokat, szakmai tudást most már pótalkatrészek előállításához is hasznosítják. Csapatával pilotprojekt keretében bemutatta és tesztelte a 3D nyomtatás ezirányú lehetőségeit. Véleményük szerint egy printelt alkatrésznek három kritériumnak kell eleget tennie: miután felszerelték, „láthatatlannak”, természetesen biztonságosnak és a lehető legkisebbnek kell lennie.

Elsőként egy Volkswagen Corrado a szabályozó és a markolat közötti adapterét, egy fontos, de miniatűr, az ajtó belső bőrrészét védő alkatrészt printeltek. Az egy centis pénzérmével azonos méretű, tehát nagyon kicsi és ritka rész nyomtatása komoly kihívás volt, különleges precizitást igényelt.

Az adatok összegyűjtése után álltak neki változatos minőségű prototípusok készítéséhez. Mindegyiken volt kisebb eltérés, de a későbbi módosításokat, sokszoros újracsiszolást követően sem voltak elégedettek. Végül visszamentek egy lépéssel, a szkennelt adatokat „előkezelték”, majd jöhetett a nyomtatás. Egyelőre nem tudni, mennyire sikeres a pilotprojekt, de már az eddigi tapasztalatok is nagyon pozitívak, Pape és csoportja rengeteget tanult a munkálatokból. Például azt, hogy a 3D nyomtatással jelentősen bővül a mérnöki tevékenységek köre, új elemekkel gazdagodik az autógyártás.

Fémek megmunkálása, fémekből tárgyak készítése annyira fontos és ősi tevékenység, hogy az emberi történelemben korszakokat neveztek el róla: volt már bronzkor és vaskor is, és a 3D fémnyomtatással ugyan aligha fognak egyetlen érát is azonosítani, az ipar 4.0-hoz kapcsolódó, más megoldásokkal együtt ahhoz vezető technológia mégis markáns fordulatokat hoz a közeljövő gyártóiparában.

Sokan látják benne a 3D nyomtatás jövőjét, egyre többen foglalkoznak vele, és meghatározó szerepet játszik a technológia iparrá válási folyamatában. Az átalakulás egyik élharcosa a Massachusetts állambeli Markforged. A cég desktop gépekre kidolgozott nagyon szilárd, masszív anyagaival, szénrosttal és kevlárral vált ismertté, majd az elsők között kezdett el fémnyomtatással foglalkozni. Az idei CES-en, a jelenlegi gépeknél összetettebb formákat printelő Metal X-el és a nyomtatófarm koncepcióval hívta fel magára végképp a szakmai világfigyelmet. Nagyléptékű fémnyomtatásban gondolkoznak, amihez saját technológiát is dolgoztak ki, az atomdiffúziós eljárást rövidítő ADAM-et.

Jövőre vonatkozó elképzeléseik egy szóban foglalhatók össze: párhuzamosítás. A Stratasyshez hasonlóan számítási felhőből vezérelt rendszerekre, rendszerintegrációra  és szerveralapú nyomtatási munkákra gondolnak.

Nem egyetlen világraszóló változással, hanem megoldásaik folyamatos tökéletesítésével, legújabb eredményeik a rendszerbe történő azonnal beépítésével, inkrementálisan forradalmasítanák a technológiát. Maga a nyomtatófarm – egyetlen nagyobb, gyorsabb stb. szupergép helyett több kisebb párhuzamos használata – sem forradalmi ötlet, elég a szerverfarmokra gondolni, és máris látjuk a párhuzamot. Desktop-méretű fémnyomtatókból összeállítani egy printerfarmot viszont egyedi ötlet, ráadásul ezeket a gépeket úgynevezett mikrohullámos szinterezéssel támogatnák.

Szinterezéskor rétegek összeforrasztásával érik el a masszív nyomatot. A megoldás kulcstényező a 3D fémnyomtatásban, mert a lerakott rétegnek az előzővel és a következővel is össze kell állnia. A mikrohullámos eljárás viszont sokkal gyorsabb, mint a szinterezés más formái. Mivel a műanyag kötőanyaggal kiegészített fémpor – felmelegített állapotban –, ellentétben a szilárd fémekkel, elnyeli a mikrohullámos sugárzást, a részek órák alatt elkészíthetők. A módszer ráadásul nemcsak gyors, hanem finomabb szemcseszerkezetet eredményez, amelyből még erősebb részek hozhatók létre.

Greg Mark, igazgató elmondta, hogy a mikrohullámos szinterezés nem az ő találmányuk. Tudományos tanulmányokban már másfél évtizede írtak volna, a tetszetős elméleteket viszont előttük senki nem ültette át a gyakorlatba. Egyelőre prototípuskészítésként tekintenek rá, gyártási alkalmazásokhoz több idő kell. Meg kell bizonyosodniuk, mennyire működik.

A 3D Printing Industry jövőnéző sorozatában ezúttal Tim Weber a HP 3D nyomtatással foglalkozó globális csapatának (a pontosság kedvéért: 3D Printing Materials and Advanced Applications) vezetője fejtette ki véleményét a következő évekről. A HP-re sokat kellett várni, hogy színre lépjen a területen, aztán berobbant és ma már megkerülhetetlen szereplő. Anyagfejlesztésük főként polimerekre, kerámiákra és fémekre vonatkozik, míg az alkalmazások a Multi Jet Fusion technológia köré épülnek, amellyel hagyományos eljárásokkal kivitelezhetetlen termékek állíthatók elő.

Másokhoz hasonlóan Weber is emlékeztet rá, hogy a 3DP évtizedek óta jelen van, mégis most lép túl klasszikus prototípuskészítő gyökerein, szertágazó iparágak képviselői a technológiával most kezdenek nagyon sokféle részt és terméket létrehozni. Az évi 30 százalékos piaci növekedés a következő öt évre 18 milliárdos üzletet vetít előre. A legfontosabb változás, azonban a 12 trillió dolláros globális gyártószektor átalakulásának egyik hajtóereje a nyomtatóanyagok árának csökkenése. Ha a trendek folytatódnak, a 3DP meghatározó része lesz a mindent, így gyárakat is digitalizáló negyedik ipari forradalomnak. Sokat javít a gyártási eljárásokon, amivel átírja az ellátási láncot, teljesen új fogyasztótípusok és vállalati termékkategóriák tűnnek fel. Weber a jobb minőségű alkatrészekkel és termékekkel, tízszer gyorsabb és fél áron történő előállításukkal indokolja előrejelzését.

Az iparág növekedését azonban hátráltatja, hogy egyelőre kevesen gyártanak nyomtatóanyagokat, pedig sokkal több matéria kellene az érintett cégek igényeinek kielégítésére – minden létező és elképzelhető színben, szilárd, rugalmas, konzisztens, tartós stb. Az árak csökkenése szintén kulcstényező. De azt a szemléletet is meg kell haladni, hogy a fröccsöntés és a 3DP ugyanannak az érmének a két oldala. Nem azok. Mindezekhez pedig a mainál nagyobb mértékű együttműködés szükséges.

A nyomtatóanyagokkal kapcsolatos innovációk nyílt ökoszisztémát alkotnak – szögezi le Weber.

A Jet Fusion tavalyi bejelentésével egyidőben indították el a HP Nyílt Platformot is, amivel egyértelműen a nyitottabb anyagfejlesztést célozták meg. Egyetlen cég sem sajátíthatja ki magának ezt a területet, nem létezhet vákuumban. Ezért kell együttműködniük a meghatározó vállalatoknak és persze a többieknek is: HP, Arkema, BASF, Evonik, Henkel, Lehmann & Voss stb. Most ők a legfontosabb szereplők.

Weber elégedett az eddigi egy évvel. Öt éven belül viszont rengeteg anyagot és sokszáz anyaggyártó céget szeretne látni. Az oregoni Corvallisban ezért nyitották meg nemrég a világ első 3D Nyílt Anyagok és Alkalmazások Laborját, és adtak ki anyagfejlesztő készletet (MDK).

A jövő anyagaiba mini áramkörök és szenzorok is integrálhatók lesznek. Az összes rész központi processzorral kommunikálhat, állapotáról valósidőben számolhat be. Képzeljük el, hogy egy autó gyártásakor történik mindez. A hibák sokkal könnyebben és gyorsabban korrigálhatók.

Végtelenek a lehetőségek az innováción és versenyen alapuló nyílt ökoszisztémában, és a 3D nyomtatásnak ebbe az irányba kell fejlődnie. Ha így lesz, nagyon izgalmas évek előtt állunk – összegez Weber.

BETON- és KOMPOZITNYOMTATÁS »» Minibuilders

Sokkal modulárisabb, mobilabb és egyedi körülményekhez adaptálható megoldás Cristina Nan német építészkutató munkássága, amely nagyra növesztett nyomtatóváz helyett sok kisebb, autónóm robottal képzeli el a jövő épületeinek 3D nyomtatását. Az autonóm robotok (drónok, önjáró kocsik, falmászó szerkezetek) egy kamionban elférnek, majd az építéshelyen kiengedve őket, egymással rajként kommunikálva, additív módon építik fel az épületet. Valamelyik robot csak az alapozást készíti el, valamelyik betonozik, valamelyik a beton kötését gyorsító műgyantát viszi fel a függőleges felületre, a drónok pedig tetőfedést illetve téglarakást is képesek kivitelezni.

Jóval bonyolultabb kommunikációs infrastruktúrát és vezérlést feltételez ez a megoldás, azonban sokkal könnyebben adaptálható a legkülönbözőbb feladatokra. Kihasználja a mesterséges intelligencia (AI) lehetőségeit és a kivitelezés mellett épületek karbantartására is alkalmas lehet.

MŰANYAGNYOMTATÁS

A vasbeton szerkezetű épületek kéregzsaluzatát nagyformátumú műanyagszálas 3D nyomtatókkal (FDM) is elkészíthetik. Hollandiában zsalukőszerű elemekből téglarakáshoz hasonlóan megépítik a zsalukérget, majd ezt öntik ki betonnal. Így változatos formákat, egyedi elemeket tudnak legyártani a hagyományos sorozatgyártási technológiákkal megegyező költségekkel.

Fényképezte: Sophia van den Hoek

FÉMNYOMTATÁS

A futurisztikus hatású, parametrikus módon tervezett épületek formavilága egyedi csomópontok, egyedi fém kötőelemek legyártását teszi szükségessé. Hagyományos fémmegmunkálási eljárásokkal ezek az egyedi szerkezetek rendkívül költségesek lennének, az additív gyártástechnológiának köszönhetően azonban sokkal hatékonyabban készíthetők komplex szerkezeti elemek acélból, vagy akár titánból is. Így amellett, hogy érdekesebb formákat tudnak kivitelezni, a hatékonyabb tartóknak köszönhetően kevesebb beépített anyagmennyiséggel nagyobb fesztávokat tudnak áthidalni és nagyobb terheket felvenni.

A gyártás így előzetesen a BIM (BuildingInformationModeling) 3D-s tervből közvetlenül történhet, a helyszínen pedig csak összeszerlési munkára van szükség. A megoldás további előnye, hogy akár belülről üreges, könnyített szerkezetek is létrehozhatók.

A fémnyomtatók feje is rögzíthető robotkarra, amely egy sínpályán mozogva akár az építéshelyre telepítve is végezheti a munkát. Így dolgozott Hollandiában az a két robotkar, amelyek egy kísérleti acélhidat építettek.

 

Elég széles tehát mind a felhasználható alapanyagok, mind a működőképes technológiai megközelítések köre, azonban ezek közül még nem emelkedett ki egyik sem úgy, mint az az univerzális megoldás, ami hamarosan minden kivitelező cég eszköztárába beépülhetne. Amit a technológián túl érdemes nyomonkövetni és mindenki számára a leglátványosabb változás lesz, az az, ahogy az additív gyártás a tárgyaink mellett lassan alakítani fogja az épületeink jellemző formavilágát is.

Közlekedés és 3D nyomtatás… Vízi járművek kivételével – bár ugyan elszórtan, de azon a területen is léteznek már alkalmazások, tetszetős részek – naponta több hír jelenik meg a repülőgép- és az autóipar 3D nyomtatott újdonságairól, hogy valamelyik vezető cég, legutóbb például a Ford mostantól mindenképpen vagy az eddigieknél is nagyobb mértékben szándékszik használni a 3DP technológiát. Mindkét iparágban költséghatékonyabb és gyorsabb a hagyományos megoldásoknál.

Május 5-én különleges premier történt Kínában: felszállt a légtérbe az első helyileg készült, nyomtatott fém-, egész pontosan titánötvözet-alkatrészeket tartalmazó repülőgép, a Kínai Kereskedelmi Légi Jármű Korporáció (COMAC) által fejlesztett és a Made in China 2025 kezdeményezés részét képező C919. A gépet Sanghajban szerelték össze, az elejét és a szárnyakat Csengduban és Hszianban, a főrészt pedig Nancsangban gyártották. A részek 60 százaléka Kínában készült, a maradék 40-et külföldi cégek gyártották. 28 kabinajtó-részt, két ventilátor bemeneti szerkezetét nyomtatták, mindegyikhez titánt használtak.

A tíz szektort, köztük a 3DP-t és a repülőgép-felszereléseket is érintő Made in China 2025 lényege az ország hagyományos gyártógazdaságának radikális átalakítása. A kereskedelmi gép sikeres repülése jelzésértékű, hogy Kína képes megvalósítani a nagyszabású tervet. A kormány szándéka, hogy 2025-re a kereskedelmi repülők 90 százaléka kínai, motorjaiknak pedig a 100 százaléka legyen helyi gyártású. A C919 repülése más szempontból is fontos: a kínai légjármű-ipar látványosan elfogadta a 3DP-t.

Ez a tempó és ezek a merész tervek törvényszerűen előtérbe állítják a 3D nyomtatást, különösen a fémnyomtatást, fémporok fejlesztését, mert a technológia nélkül az elképzelések aligha válnának valóra. Így pedig az állam várhatóan az eddiginél is többet tesz a 3DP további fejlődéséért, az ökoszisztéma felvirágoztatásáért. A légjármű-ipar különféle területein, köztük újakban is számíthatunk alkalmazásokra. Adalékként egy szám: 570 egységet rendeltek a C919-ből.

A következő viták egyikéhez a helyi kontra külföldi 3D nyomtatók szolgáltathatják a témát. Ha az ország vezetése mindenen a „made in China” címkét szeretné látni, akkor miért ne lehetne szintén hazai fejlesztésű az egyik legfőbb gyártóeszköz? Jelenleg azért nem, mert annak ellenére, hogy sok printert építenek Kínában, egyelőre az importáltak állnak nyerésre.

A repülőgép-iparban szintén nem biztos, hogy sikerül elérni a szépen hangzó 90 százalékot. Több gyártó ugyanis szemet vetett az országra: új Boeing-üzemet építenek, és az Airbus is szerel össze Kínában. A két cég fokozódó jelenléte talán (részben) meghiúsítja a célt, viszont hardver- és anyagszinten egyaránt pozitív hatással lehet a helyi 3D nyomtatás fejlődésére.

A medicina és a repülőgyártás mellett a járműipar a 3D nyomtatás egyik legdinamikusabban fejlődő indusztriális alkalmazásainak egyike. Még mindig a prototípuskészítés az elsőszámú felhasználás, de már alkatrészeket is jócskán alkotnak fém- és más professzionális gépekkel. Nem véletlen, hogy a nagy gyártók is egyre komolyabb érdeklődést mutatnak a 3DP iránt, akárcsak az sem, hogy az iparág egyik óriásánál a napokban bekövetkezett változások szintén az additív gyártás elterjedését hivatottak felgyorsítani.

Az ipar 4.0 területén már most jól pozícionált Ford ugyanis korábbi Intelligens Mobilitás részlegének 62 éves vezetőjével, Jim Hackettel helyettesítette a nyugdíjba vonuló Mark Fields vezérigazgatót. Hackett előtte a bútor- és enteriőrtervező Steelcase-t is igazgatta. A cég előtt egyáltalán nem volt idegen a 3DP, ugyanis az MIT-vel együttműködve kísérletezett a „gyors folyékony nyomtatással”: anyagok, például gumi formájának gélben való kialakításában, és a kialakított forma megszilárdításában.

Az előzmények alapján az új CEO személye valószínűsíti a fejlett technológiák, köztük a 3DP jelenleginél is nagyobb mértékű használatát. Ezekbe a technológiákba 4,5 milliárd dollárt fektettek.

Hackett egy friss nyilatkozatban a mainál is dinamikusabb és izgalmasabb Fordot ígért, és a szokásos közhelyek – „modernizálás”, „áramvonalasabb kivitelezés”, „eleget tenni a jövő kihívásainak” – mellett egyértelműsítette ezirányú szándékait, csúcstechnológiák iránti elkötelezettségét. (A CSO mellett egyébként más fontos pozíciókba is kerültek új vezetők.)

A michigani Dearborn székhelyű globális nagyvállalat, teljes nevén Ford Motor Company 62 üzemet működtet, 202 ezer személyt alkalmaz világszerte, és a 3D nyomtatást az autótervezés és alkatrészgyártás fontos jövőbeli szereplőjének látja. A személycserékkel a „felbukkanó lehetőségek hasznosításának stratégiai váltását” célozzák meg, magyarán jobban ki akarják használni a legújabb technológiák előnyeit, és persze jobban fel is akarnak készülni az infokommunikációs megoldásokban jócskán előttük járó cégekkel, mint például a Teslával szembeni versenyre.

A mobilrészlegnél az önvezető autókat is alaposabban megismerő Hackett a 3D nyomtatás mellett a big datát, mesterséges intelligenciát és a robotikát emelte ki a cég által fokozott mértékben használandó high tech megoldások közül. A Tesla, a Google stb. valóban előttük járnak az IT-ben, önvezető autók terén az előrejelzések viszont a Fordban és más hagyományos autógyártókban látják a leendő nyerteseket.

A 3D nyomtatás komolyabb használatát a Stratasys tavaly bemutatott Infinite-Build csúcskategóriás gépének többhónapos tesztelésével alapozták meg. Bonyolult és nagyméretű eszközöket, felszerelési tárgyakat és alkatrészeket nyomtattak vele. A 3D nyomtatással történő belsőmodul-gyártást szintén vizsgálták, és kiderült, hogy kivitelezhető. Mindezek mellett a prototípuskészítői és a tervezői fázis lerövidülése is az additív gyártótechnológiának köszönhető.