FREEDEE BLOG

Az ENSZ lakhatással foglalkozó szervezte szerint a világon napi 96 ezer megfizethető árú lakást kellene építeni, hogy 2030-ig megoldódjon a rászoruló hárommilliárd ember problémája. A kihívás teljesítését több tényező akadályozza, például a költségek gyorsabban emelkednek, mint a jövedelmek. A 3D nyomtatás megszüntetheti ezt a különbséget, mert az automatizációnak köszönhetően, rövidebb idő alatt, olcsóbban építhetők házak.

Németországban most épül az első közfinanszírozású, több családnak otthont adó ház az Észak-Rajna-Vesztfália szövetségi államban lévő, százezernél alacsonyabb lélekszámú Lunenben. 3D nyomtatást és állami támogatást Európában a szebb napokat is megélt Ruhr-vidéki kisvárosban hozták első alkalommal közös nevezőre.

Az úttörő projekt bizonyítja, hogy szociális lakások gyorsan, korszerűen és fenntartható módon építhetők. Észak-Rajna-Vesztfália kijelöli az utat mások számára – véli a helyi kormány illetékes minisztere.

A projekttel folytatódik a néhány éve érvényben lévő trend, hogy a technológiával immáron nemcsak egyszintes kicsi házak, hanem többemeletes nagyobb épületek is kivitelezhetők. A PERI 3D Construction 2023-ban jegyzett már adatközpontot, futball klubházat és most szociális lakásokat. A megvalósításhoz nem akármilyen partnert találtak: a BOD2 óriásprinterről híres és a világon szinte minden nagyobb épületnyomtató projektben érintett COBOD International dán multinacionális vállalat is részt vesz benne.

Az épület háromszintes, mindegyiken két lakással. A lakások 61 és 81 négyzetméteresek, míg az egész alapterülete 651 négyzetméter. Az első és a második emelet 3D nyomtatással, a legfelsőbb szint fahibrid építési módszerrel, míg az alapok, az alapozás és a vékony födémek hagyományos megoldásokkal készülnek.

Az első és a második szint homlokzati struktúrája megőrzi az eredeti nyomtatott betonszerkezetet, a legfelső pedig homlokzati panelekkel lesz burkolva.

Lassan vége az évnek, ideje levonni a következtetéseket az idei és a várható 2024-es tendenciákról. Összegzésekre, előrejelzésekre mindig tökéletesek az adott szektor fontos eseményei, meghatározó rendezvényei, mint például a 3D nyomtatásban a Formnext. A 3DNatives portál szakírói néhány fontos trendet válogattak össze a „seregszemle” alapján.

Egyre több gyártó teszi meg a stratégiai lépést, és kombinálja az additív technológiát hagyományosabb gyártófolyamatokkal. Sokan keresik a „minden egyben” megoldásokat, például ezért lehetséges, hogy a gépek gyorsan tudják cserélgetni a fejeket. Ezeknek a gépeknek és a robotikus karoknak, kezeknek a száma is nő.

Fejlesztenek műanyag granulátumot formába öntő szerkezeteket is, amelyek például printelt öntőformákkal együtt is használhatók. Azaz, a fröccsöntéshez használt alapanyagnak is vannak már additívgyártás-alkalmazásai. 

Nyomtatószálak, porok, műgyanták és kerámiák folyamatosan bővülő választéka jelzi az anyagtudomány jelentőségét. A minőséget nemcsak maguk az anyagok, hanem különösen poroknál, méretük és formájuk is meghatározza. Karakterizálásuk újrahasznosítás során szintén nélkülözhetetlen, főként mert a fenntarthatóság az egész iparágra érvényes elvárás, követelmény.

Úgy tűnik, ismét rivaldafénybe kerültek az FDM desktop-gépek. A printerek sebessége nő, szélesedik a méretpaletta, jönnek a mikronyomtatók is, például az UpNano.

2023 technológiái kapcsán megkerülhetetlen a 3D nyomtatásban is növekvő szerepet játszó mesterséges intelligencia (MI). Már nemcsak divatos hívószó, bár egyes cégek nem jutottak messzebb. Mások viszont nemcsak szoftverszinten használják. Az ausztrál Automation Acoustics szenzorai például a gép által kiadott hangokból következtetnek a nyomat hibáira.

Az additív gyártást egyre gyakrabban használják specifikus alkalmazásokban, vertikális szektorokban: autógyártás, egészségügy, honvédelem, légjármű-ipar. Az ipar globalizálódása mellett a lokális gyártás szerepe szintén nő.   

A Formlabs még a Formnext 2023-on mutatta be – többek között – egyik új termékét, a szelektív lézeres szinterezéssel (SLS) készült nyomatok tisztítását és polírozását automatizáló Fuse Blast rendszert. Az új termékkel a Fuse 1 szériás SLS 3D nyomtatók felhasználói számára jelentős mértékben felgyorsulnak az utómunkálatok.

Ezzel párhuzamosan jócskán csökkennek a munkaköltségek is. A több manuális munkát igénylő rendszerek, tehát a jelenlegi SLS nyomtatók többségének esetében a kiadások és a veszteségek jóval magasabbak, mintha a Formlabs új megoldását használjuk.

A Formlabs elmondása alapján a Fuse Blast az utófeldolgozás idejét nyolcvan százalékkal csökkenti, és a nyomatok akár tizenöt perc munkát követően felhasználásra alkalmas minőségűek.

A rendszer automatikusan kiforgatja, eltávolítja a lazán kapcsolódó vagy félig szinterezett porokat a nyomatokról. Ionizálót is használ, hogy megakadályozza a por újbóli lerakódását. Nagyobb daraboknál félig automatizált tisztítás mellett is dönthetünk, mert így a nehezebb, komplikáltabb részekét kézzel érjük el.

Az opcionális kiegészítő Fuse Blast polírozó rendszerrel a nyomatok felülete simára, kopásállóra és festésre késszé alakítható.

A Formlabs elmondta, hogy a Fuse Blast hatalmas előrelépést jelent a cég szelektív lézeres szinterezés ökoszisztémájában. A Fuse SLS ugyanúgy könnyen kezelhető, felhasználóbarát, egyszerű hozzáférést biztosító additív technológia, mint ahogy a sztereolitográfián (SLA) alapuló printereik és ökoszisztémájuk esetében megszokhattunk már. Új szoftverfrissítéseikkel együtt használva, egyre áramvonalasabbak rendszereik munkafolyamatai, hibátlanabbak a termékek.

Az első kiszállítások 2024 elején várhatók, a polírozó rendszeré valamivel később, de 2024 első félévében.

Hardverbemutató persze nincs szoftverfrissítés nélkül, most sem történt másként. Következményként harminc százalékkal nőtt a Nylon 12 porral történő printelés sebessége, és az anyagveszteség is csökken.

A Formlabs termékeit a FreeDee Kft. forgalmazza Magyarországon.

Az ETH Zürich kutatói napreaktor magját egyedileg printelt kerámiákból építették fel. Ezeket a reaktorokat szénsemleges folyékony üzemanyagok, például szoláris kerozin előállítására használják a légjárműipar számára.

Az additív gyártás miatt megvalósítható technológia sokat segíthet az alacsony fogyasztású légi közlekedésnek. A reaktorok növekvő hatékonyságának köszönhetően, több környezetbarátabb üzemanyag állítható elő.

A reaktorokat parabolatükörből jövő napfény világítja meg. Az új szerkezet hierarchikusan elrendezett, printelt kerámiákat tartalmaz. A nap felé eső felületen nyílik meg, míg a hátulja felé szűkül, megfogva a hőt. Az első sikeres tesztek kimutatták, hogy a koncentrált napsugárzásnak köszönhetően a szerkezet 1500 fok reakcióhőmérsékletet is el tud érni.

Következményként, ugyanannyi napsugárzással a korábbiakhoz képest kétszer annyi szénsemleges napalapú tüzelőanyag keletkezik. Magukat a kerámiákat speciálisan kialakított pasztából extrudálják. A paszta nagymennyiségű cériumoxid részecskéből áll, hogy a lehető legreaktívabb anyagot nyerjék ki belőle, így maximalizálva a reaktor hatékonyságát.

Az ETH Zürich több mint tíz éve kutatja a napalapú üzemanyagokat, gyártási folyamatukat 2019-ben mutatták be először. Reaktort is fejlesztettek, a koncentrált napsugárzásból származó energiát szintetikus gázok, hidrogén és szénmonoxid előállítására használják. A vizet és a széndioxidot termokémiai ciklusok hosszú során keresztül választják szét.

A reaktorban készülnek a napalapú folyékony üzemanyagok, mint például a repülőgépekhez használható szoláris kerozin. Ezek széndioxid-mentesek, mivel égésükkor csak annyi szén szabadul fel, amennyit korábban a levegőből kinyertek a szintézisgáz gyártásához.

A reaktorban használt korábbi szerkezetek izotrópos porozitással rendelkeztek, így a napsugarak – odaérve – gyengültek, az optimális belső hőmérsékletet pedig lehetetlen volt elérni. A reaktor teljesítménye és üzemanyaggyártása korlátozott volt.

Az új technológiával megváltozott a helyzet, a kutatók már a kereskedelmi hasznosításán dolgoznak.

A Penn Állami Egyetem mezőgazdasági és biomérnökei szerint mezőgazdasági összetevőkből álló, fenntartható műgyanta elvileg helyettesítheti a nagyméretű 3D nyomtatásban, például bútorokhoz, csónakokhoz és más méretesebb tárgyakhoz használt műgyantákat, műanyagokat.

Az USA Mezőgazdasági Minisztériumához tartozó Élelmiszer és Mezőgazdasági Nemzeti Intézet hároméves ösztöndíjjal támogatja a kutatók kísérletét, hogy fenntartható anyagot fejlesszenek a jelenlegi drága és komoly mérnöki munkát igénylő, petrolkémiai módszerekkel létrehozott komponensekből összekevert műgyanta helyett.

A projekt hosszútávú célja fenntartható biotermékek készítése lignocellulóz biomasszából vagy száraz növényi anyagból. Az úgynevezett lignocellulóz a növényi maradványok jelentős része. Az anyag a fotoszintézis eredménye, főleg cellulózt, hemicellulózt és lignint tartalmaz. Így lehetővé válna az alacsony szénkibocsátású biogazdaság.

Az újrahasznosítható műgyantával sztereolitográfia-alapú 3D nyomtatók printelnének.

A kutatók most növényi anyagok, lignin és nanocellulóz vegyi átalakításán dolgoznak, újrahasznosítható sztereolitográfiás műgyanta lesz belőlük, ezeken a bioanyagokon kívül szójabab-olajat fognak tartalmazni még.

A lignin sok növény sejtfalában megtalálható komplex, organikus polimer. A sejtfalakat ez az anyag teszi merevvé, fássá. A nanocellulózok általában fapépből készült apró részecskék, de lényegében bármilyen cellulózos forrásanyagból előkészíthetők. A kutatók szerint izgalmas, az ömlesztett cellulózoktól és a fapépektől különböző anyagú és funkciójú cellulózosztályba tartoznak. Korábban cellulózanyagokból kivitelezhetetlennek tartott alkalmazásokra fejlesztik őket.

A Penn Egyetemen reménykednek, hogy az új műgyantával nő a rugalmasság, a nyúlékonyság, a keménység és a hővel szembeni ellenállás. Tulajdonságait hamarosan, spektroszkópos és mikroszkópos módszerekkel, mechanikus teszteléssel és hőelemzéssel fogják kiértékelni.

Felhasználható fogyasztói cikkek formájában irdatlan hulladékmennyiség termelődik évente az Európai Unióban. Közben az Európai Parlament belső piacot és a fogyasztást figyelő bizottsága (IMCO) tíz éve kampányol a javítás jogáért.

A hulladékmennyiség negatív környezeti hatása évről évre nő, évente kb. 35 millió tonna a szemét és 261 millió tonna a széndioxid. A helyzet a fogyasztóknak is rossz, mert termékeik leselejtezésével évi kb. 12 millió euró veszteséget könyvelhetnek el. A veszteséget javítással elkerülhetnék.

A bizottság 38:2-es szavazása után, az EU  elkezdte mérlegelni, milyen intézkedéseket hozzon, fogadjon el annak érdekében, hogy a javítást szimpatikusabbá tegyék a fogyasztók szemében új termékek vásárlásánál.

A csere- és tartalékalkatrészek, darabok rugalmas gyártásban a 3D nyomtatás kulcstényező. A bizottság érvelésében is az, mert a 3DP-vel magyarázzák a javításhoz való jog intézkedések kivitelezhetőségét, hatékonyságát.

Az IMCO által javasolt intézkedésekkel meghosszabbítható fogyasztói termékek életciklusa, egyben a környezetvédelem is hatékonyabbá válik. A javítás kontra helyettesítés egyébként régóta vita tárgya, az előbbi érvényesítéséhez azonban gyártóktól és fogyasztóktól egyaránt több felelősségre lenne szükség.

Az IMCO által jóváhagyott javításhoz való jogon alapuló álláspontról még novemberben szavaznak. Termékek kereskedők és gyártók általi ingyenes javításával kapcsolatos részletekbe is belemennek. Ha viszont egy új termék olcsóbb a javításnál, és a javítás nem felel meg a fogyasztó igényeinek, akkor eltekintenek a kötelező javítástól.

A javítást viszont egyértelműen vonzóbbá kell tenni a fogyasztók számára, amelyben a 3D nyomtatás rengeteget segíthet.

A 3D nyomtatást és minden más csúcstechnológiát (robotikát, mesterséges intelligenciát stb.) előszeretettel használó, „jövőruhákat” készítő holland divattervező, Anouk Wipprecht és a Chromatic 3D Materials a környezetre LED-ekkel reagáló, új világító ruhát mutatott be – a projektnek ez (Világító Ruhák) is a neve. A mozgásra aktiválódó darab készítői a világon elsők között, az elektronikát közvetlenül ágyazták be printelt elasztomerbe.

A Formnexten debütált avantgarde alkotás újabb példa a kreatív önkifejezés, a közösségi interakció lehetőségeire egy olyan valóságban, ahol egyre inkább magunkba integráljuk az infokom technológiákat.

Wipprecht a Chromatic 3DP technikájával közel hetvenöt rugalmas dómszerű szerkezetet illesztett ragasztás és varrás nélkül a ruha anyagára. A módszer futóruházat, táskák, lábbelik és más termékek, például autó- és repülőgép-belsők, külsős rekreációs és védőfelszerelések kidolgozására is nagyon jól alkalmazható.

A Chromatic anyagaival bővülnek a divatipar lehetőségei, az elektronikát ruháikba integráló tervezők számára egyedi alkalom, hogy a nyomtatási folyamat közben tehetik meg ezt – állítja Wipprecht.

A művész elmondta, hogy eddigi ruhái közül a mostani a leginkább hordható és mosható. Mivel az elektronika be van ágyazva, le van zárva, a LED-fények szétszóródnak, az egyszerre rugalmas és erős elasztomer pedig kiválóan tapad a szövetekhez.

A ChromaFlow 70 anyag más nyomtatóanyagokkal ellentétben, hajlítható, ellenáll a hőhatásoknak, nem törik, eredeti hosszának több mint négyszeresére nyújtható. Ez a rugalmasság garantálja, hogy gond nélkül adhatók hozzá a tartósság, a kényelemérzet és a sziluett szempontjából fontos szerkezeti, funkcionális és esztétikai elemek.

Az együttműködés több partnerségnél, egy látomás kelt életre benne. Anouk Wipprecht zsenije és a Chromatic innovatív technikája együtt felállította a mércét a jövődivatnak, tech és művészet további integrációjának – vélik a nyomtatócég szakemberei.

Az utóbbi években a Siemens változatos partnerségekkel sikeresen bővítette additívgyártás-ökoszisztémáját. A bővüléssel a terület iparrá válását, széleskörű elterjedését gyorsítják fel.

A mostani rendszerben már száztíznél több gyártócég készít a Siemens automatizációján, a partnerek integrált szoftvermegoldásain alapuló nyomatokat. Következő lépésként, a Siemens Xcelerator Marketplace részeként, újabb értékalapú, az ipari 3D nyomtatás összes aspektusára kiterjedő szolgáltatásokat kínálnak, amelyhez elsőként a Castor, az EOS és az AMbitious csatlakozott.

A digitális üzletplatform Xcelerator kínálatát a Siemens portfoliójában szereplő, a nagyvállalat által támogatott szoftverek és a dolgok internetére (IoT) kapcsolódó hardverek, valamint az interoperabilitást és a fogyasztók tevékenységét könnyen integráló, karbantartást is kínáló megoldások egészítik ki.

Az AM (additív gyártás) piactér kínálata szerteágazó, közös vonásuk, hogy mindegyik a gyártóipar további gyors fejlődését támogatja. A PLM rendszer Teamcastere például nyomtatható darabokat azonosít, és kiszámolja széndioxid-lábnyomot. Vertikális iparágaknak méretezhető opciókat kínálva, a piactér folyamatos gyarapodása várható.

A Castor felhőszámítás-alapú, a létesítményekben tevékenykedő szoftvere gazdaságilag és technikailag elemzi a megtervezett termékeket, és kimutatja, melyek alkalmasak additív gyártásra. A legmegfelelőbb anyagokat és technológiákat szintén „megmondja.” Ha egy darab jó 3D nyomtatásra, a program kiszámolja az anyagi előnyöket.

Az EOS Carbon Calculator lehetővé teszi, hogy a felhasználó megértse a gyártás hatásait, és ennek megfelelően válassza ki az arra legalkalmasabb anyagokat. A fenntarthatósági célok könnyen definiálhatók, kivitelezhetők.

Az AMbitious megoldásai szintén a termékminőséget javítják, de mellettük konzultációt és VR-tréninget is kínálnak fémek porágyas nyomtatásához. Programjaikkal kevesebb az utómunkálat, a nyomtatási hiba.

Az Airbus Helicopters 3D fémnyomtatással gyárt alkatrészeket többek között az elektromos CityAirbushoz és a nagyon gyors, kísérleti Racer helikopterhez, valamint az Airbus A350 és A320 utasszállító repülőgépekhez. 2017 óta több mint 9400 reteszelő tengelyt (tömeg)gyártottak az Airbus A350-hez, tizenegy tonna titánt használtak hozzájuk.

A repülőgépgyártó októberben hivatalosan is megnyitotta 3D nyomtatóközpontját, TRUMPF rendszereket telepítettek benne, velük végzik a fémnyomtatást. A központnak a vállalat bajoroszági, a Duna melletti donauwörthi létesítménye ad otthont. Az új rendszerekkel jelentősen bővült a házon belüli innovációs és gyártókapacitás.

Az Airbus Helicopters jelenleg három géppel nyomtat titán-, néggyel műanyag-, eggyel pedig alumíniumalapú darabokat. A 3D nyomtatás több szempontból is előnyös számukra: sorozatgyártásra és prototípusok alkatrészeihez is használják, például a CityAirbus NextGenhez és a Racerhez is.

A vezetőség elmondta, hogy 3D nyomtatási lehetőségeik komoly versenyelőnyt jelentenek. A komponensek tömege csökken a technológiával, így pedig a fogyasztás is alacsonyabb. Alacsonyabb fogyasztással nemcsak a költségek esnek, hanem a károsanyag-kibocsátás is. Magyarán az Airbus Helicopters gazdaságosabbá és fenntarthatóbbá vált.

A 3DP előnye még a forrás-felhasználás hatékonyságának gyártófolyamat közbeni növelése és a rugalmasság. Új konfigurációjú darabok egyedi nyomatként, de kisebb szériában is printelhetők tesztelési céllal.

Mindez természetesen prototípusok építéséénél is előnyös, sokkal előnyösebb, mint a hagyományos gyártótechnológiák, amikor tömör blokkokat kell marni, emitt viszont csak lézersugarakkal kell felolvasztani a fém- vagy a műanyagport.

Teljesen más, amikor az óhajtott formát nem tömbből, hanem rétegről rétegre alakítják ki. Ezért könnyebb 3D nyomtatással komplex szerkezeteket előállítani. Hagyományos gyártáshoz a nyersanyag-szükséglet akár tízszer több lehet a végterméknél, míg a 3DP-nél csak a másfélszerese, ami óriási különbség.

A világ egyik leghíresebb divatiskolája, az antwerpeni egyik végzős diákját, a francia Violette des Roseaux-t a görög mitológia, az Apolló által megkísértett nimfa, az isten közeledése elől babérfává változó Daphné ihlette meg. A divattervező szerint a nimfa története a metamorfózis egyik legplasztikusabb mitológiai megjelenítése.

Violette beleásta magát a mítoszba, amely nemcsak Nymphea kollekcióját inspirálta, hanem tervezői elképzeléseit és választásait is befolyásolta. Elmondta, hogy a metamorfózis koncepcióján, az organikus testekből növénnyé változáson dolgozott, és a növekedést, virágzást a női testtel összekapcsolva igyekezett megjeleníteni ruháiban, ékszereiben.

A Nimfavirág Cipőkollekció kivitelezésében a PrintPlace vállalkozással dolgozott együtt, ők segítették az ötletet tárgyakká alakítani. A cipők a virág növekedését jelenítik meg, átölelik a lábat, járhatóvá válnak. Koncepció, a típus tervezői szabadságot adott a művésznek, segítette a „nem evilági esztétika” kialakításában.

Az Antwerpeni Divat Mesterprogram komoly kihívás a diákoknak: rövid idő alatt, szűk költségvetésből kell teljes divatkollekciókat elkészíteniük. Violette is mindenképpen akart valamilyen működő megoldást találni, így került kapcsolatba a személyre szabható tárgyak kivitelezésében komoly szakmai tapasztalattal rendelkező belga 3D nyomtatócéggel.

A PrintPlace a kezdet kezdetén szimpatizált már a divattervező ötletével. Komoly inputokat biztosítottak neki a 3D tervezéstől a prototípusig, a prototípustól a kész darabokig vezető folyamatokhoz. Mindezt úgy tették, hogy az eredeti ötlet sem változott sokat. A darabokat meg nem nevezett desktop printerekkel öntötték végső formába.

Az együttműködés lehetővé tette, hogy Violette áramvonalasítsa eredeti terveit, kötetlenebbül alkothasson, és ne kelljen attól tartania, hogy a kollekció nem lesz időben kész. Már az első prototípusok elvarázsolták, és csak néhány, kisebb módosítást kellett végeznie rajtuk.

Az együttműködés – és a kollekció – mítoszok, divat és csúcstechnológia gördülékeny integrációjának szép példája, és persze az antwerpeni divatszcéna kreatív szellemét is jól szemlélteti.