FREEDEE BLOG

A Guinness-rekordok alkalmi olvasója egy évtizede még aligha értette volna, mi az a legnagyobb tömör 3D nyomat. Manapság viszont egyre gyakrabban találkozik 3DP világcsúcsokkal, és egyre kevesebben vannak, akik ne tudnák, miről van szó.

Az amerikai Oak Ridge Nemzeti Laboratórium (ORNL) és a Boeing a Boeing 777 sugárhajtású repülőgép gyártásához nyomtatott (teljes egészében digitálisan előállított) eszközt, ipari autokláv szerkezetet, amelyet tegnap mértek le hitelesen. (Az autoklávok eredetileg nagy nyomáson működő, álló vagy fekvő kivitelű, mechanikusan vagy gőzzel kavart, gőzzel fűtött, zárt tartályformájú készülékek.)

A szerkezettel a gyártási költség és az energiafelhasználás egyaránt csökkenthető. A Labor és a Boeing egyébként soha sem foglalkozott azzal, hogy világcsúcsot állítson fel. A szénszállal és hőre lágyuló ABS műanyaggal való nyomtatás 30 óráig tartott.

Maga a nyomat 5,334 méter hosszú, 1,676 méter széles, 0,4572 méter magas, nagyjából 750 kilogramm, és meghaladja a minimálisan megkövetelt 0,3 köbmétert.  

A japán autógyártó Daihatsu és a Stratasys tavaly jelentette be, hogy klienseik megtervezhetik és összeállíthatják a Copen autó külső paneljeit. Nemrég pedig közölték, hogy kész és hamarosan tesztelik a nagyléptékű személyre-szabást végző rendszert.

Az Effect Skins különféle mintákban és színekben létezik, összesen 15 geometrikus és keverék-mintázat, illetve tíz szín közül lehet választani. A vezetők változó ízlésük szerint szerelhetik össze és szét a paneleket. A panelek terve a projektben közreműködő designerek munkája.

Az autó színcseréje két hétig tart, ami komoly előrelépés, ha belegondolunk, hogy hagyományos eljárással két-három hónap az egész folyamat. Ráadásul a vevők újratervezhetik a külső paneleket, azaz a Copen vezetői elmondhatják, hogy saját maguk dolgozták ki autójuk fizimiskáját.

A Copen elülső és hátsó lökhárítója és sárvédője összeszerelésre kész. A nyomtatást a Stratasys Fortus Production gépén végezték. A panelekhez tartós és UV-ellenálló hőre lágyuló műanyagot használnak.

Az Effect Skins tesztelését követően 2017 elején kerül használatra, azaz a japán Copen tulajdonosok 2017-től autójuk külső paneljét is megtervezhetik.

Detroitban és környékén a kereskedelmi és ipari 3DP cég EnvisionTEC egyre inkább a szakterület első számú innovációs motorjává, a helyi 3DP-piac főszereplőjévé válik.

A Dearborn (Michigan állam) székhelyű, Los Angelesben, Montrealban és Kijevben is részlegeket üzemeltető vállalat már nemcsak szűkebb pátriájában, hanem az egész világon ismert, az alkalmazottak száma is folyamatosan nő.

A céget a gyerekként Michigan államba érkező Ali Siblani libanoni emigráns alapította, sikereit változatos 3D printer kínálatának köszönheti. A medicinától a sportcuccokig több területet lefed.

Jelenleg egy potenciálisan forradalmi eljáráson dolgoznak, amellyel nyomtatott szénszál-alkatrészek készíthetők légi-ipari alkalmazásokhoz. Összességében 40 különféle 3D nyomtatórendszerük és 120 szabadalmuk van.

Ipari felhasználók eddig igyekeztek elkerülni a nem túl tartós műanyagokat. Változhat a helyzet, mert az MIT és a Szingapúri Technológia és Design Egyetem kutatói eredeti printelt formájukra „emlékező” nyomtatható hőérzékeny polimer anyagokat fejlesztettek. Extrém nyomás, használhatatlan formává hajlítás esetén sem veszítik el ezt a képességüket. El kell érniük egy adott hőmérsékletet, és másodpercek alatt visszaugranak eredeti formájukba.

Nagyon komoly, a 3D nyomtatás alkalmazási lehetőségeit jócskán kibővítő újításról van szó. A kutatók már kontrollált gyógyszeradagolásban és napelemek összehangolásában gondolkodnak. Lényegében 4D nyomtatásról van szó – a 3D printelt funkcionális anyag bizonyos feltételek mellett különféle formákká képes átalakulni.

A programozható anyagok például a napelemeket a Nap felé fordító, gyógyszer-kapszulákat megfelelő testhőmérsékleten aktiváló puha aktuátorokhoz stb. használhatók fel. A hő mellett fényre és elektromosságra adott reakciójukat is vizsgálják.

A hagyományos 3D nyomtatás nem volt ideális ezekhez az anyagokhoz, így a kutatóknak új 3DP megoldást kellett kitalálniuk hozzá – a mikro-sztereolitográfiát. Rétegről rétegre fénnyel nyomtatnak, a félvezető iparban gyártott nagyon magas felbontású lencséket használnak hozzá. Ezzel a nyomtatótechnológiával az emberi hajszál átmérőjének mérettartományában is képesek bonyolult részleteket kidolgozni vele.

A 3D nyomtatóipar gyorsan fejlődik, az előrejelzések is pozitívak, a két óriáscég, a Stratasys és a 3D Systems viszont problémákkal küszköd. Előbbi júliusban be is jelentette, hogy a jövőben a 3DP tömegtermelésre összpontosít. Most pedig bemutatta, mi is lehet majd a következőgenerációs 3D nyomtatás – szakítás a hagyományos háromtengelyes gyártóparadigmával, és a vele járó limitált munkatérrel.

A cég két új gépe, a mindenféle méretkorlátot felszámoló Infinite-Build és a precízebb, kisebb, funkcionálisabb alkatrészekre és (mint a névből kiderül) főként kompozit anyagokra kitalált nyolctengelyes Robotic Composite jelenthetik a paradigmaváltást.

Mindkettőt a repülőgépipar és az autóipari 3D nyomtatás kiszolgálására szánják. Egyelőre megvalósíthatósági példáikon dolgoznak, de a potenciál megvan bennük, hogy kezeljék az ipari nyomtatás kihívásait. A koncepció lényege, hogy rugalmasabbá és többirányúvá kell tenni az additív gyártást.

A szemléletváltás jegyében a Stratasys a desktop 3D nyomtatás után ismét az ipari alkalmazásokra összpontosít. Mindkét új rendszer ezt a váltást szemlélteti. A két új partner neve úgyszintén: a hamarosan a hardver alkalmazásaival próbálkozó Boeing, Ford.

Mellettük persze más iparágakban is gondolkoznak – a cég az olaj és gáz-, az orvosi és más szektorokban is meg akarja honosítani a 3D nyomtatást. Elsősorban olyan területeken, ahol nagy mennyiségben használnak kompozit anyagokból készült erős, komplex és könnyű szerkezeteket.

4D nyomtatótechnológiával (gyakran 3D nyomtatott) tárgyak megtartják és külső hatásra aktiválják a beágyazott ön-összeszerelő utasításokat, és bármilyen emberi beavatkozás nélküli az eredetitől teljesen eltérő formává állhatnak össze.

A szakterület úttörője, az MIT Self-Assembly Lab társigazgató Skylar Tibbits és kutatócsoportja évek óta saját magát összeszerelő telefonon dolgozik.

„Ha megnézzük, hogy az emberi kivételével minden más (DNS, sejt, fehérje, illetve planetáris) szinten hogyan készülnek dolgok, minden ön-összeszereléssel épül fel. Az emberi szint viszont az ellentéte ennek, mert minden felülről lefelé épül. Fogjuk az alkatrészeket, és rájuk kényszerítjük, hogy legyenek egyben” – nyilatkozta Tibbits.

Innen jött a mobiltelefon (a DARPA által megtámogatott) ötlete. A hat rész egy perc alatt két különböző telefonná áll össze. Látszatra egyszerű és organikus módon, de a valóságban azért sokkal bonyolultabb. A különféle változók, zár és kulcsmechanizmusok megbízhatósága biztosítják a pontos összekapcsolódást, plusz a mágneseket is abszolút precízen kell beállítani, hogy emberi beavatkozás nélkül sikerüljön.

Trükknek tűnik, de jóval többről van szó. A technológia elvileg tömegtermelésre is használható. Képzeljük el, hogy ipari méretben így gyártanak telefonokat. A gyártás még automatizáltabb lesz, csökken az emberi hiba kockázata.

Egyelőre azonban a kezdeteknél, laboratóriumi beállításoknál tartunk. A jövőben viszont elképzelhető, hogy bemegyünk a boltba, kiválasztjuk a GPS és a legújabb kameramodult, elővesszük a telefont, mindent beteszünk egy pici összeszerelő pörgető-szerkezetbe, és hamarosan kész is az új frissítés.

A dél-kaliforniai Airwolf 3D bejelentette legújabb 3DP szoftvere, az APEX nyílt bétaverzióját. A szoftvert saját nyomtatóira fejlesztette, hogy folyamatosan tudja javítani termékei integrált használhatóságát.

A céget remek vevőszolgálata és termékfrissítései miatt dicsérik az ipari partnerek. Alapítása óta többezer printert adott el, sok szakmai szereplő hűséges hozzá. Az Axiom nyomtató kettős fejre történő feljavítása is szép példa a fogyasztói bázis igényeinek megválaszolására.

A hardver optimalizálása után teljesen logikus lépés volt, hogy szoftverfejlesztéssel folytatják. Rájöttek, hogy kezdők gyakran nehezen tanulják meg a nyomtatókezelést, ezért az APEX-et eleve úgy tervezték, hogy a bonyolult is egyszerűnek tűnjön.

Az Airwolf gépeire optimalizált szoftver teljesen személyre szabott és. 40 különböző anyagot, köztük ipari polikarbonátot és nejlonport használ. Előre feltöltött, használatra kész beállításaival nem kell konfigurációkat keresni, letölteni és importálni. Anyagprofiljai teljes mértékben optimalizáltak az összes Airwolf 3D gépre.

A hardverhez hasonlóan, a jövőben szoftverfronton is folyamatosan várhatók az újabb optimalizálások – Windows-alapú gépekre, Mac OS X-re stb.

A legendás animált sitcom, a South Park összeállt a Source3-vel, hogy a sorozat történetében először kinyomtassák a nem kevésbé legendás karaktereket. Az Amazonon és a Shapeways-en megvásárolható figurákat a 20. születésnapra készítik.

A Source3 a világ első platformja, amely a felhasználói tartalmak szellemi tulajdonjogának teljes kezelési folyamatával foglalkozik.

A South Park egész csapata felvonul – kedvencektől háttérfigurákig, köztük sokkal, akikkel nem lehetett volna semmit sem kezdeni hagyományos licenceléssel és gyártással.

A South Park alkotóit is soraiban tudó hároméves projekt keretében printelt figurák teljes színben pompáznak, évente vezetnek be újakat és régieket. A teljes készletet megvásárlók között ritka dedikált kollekciókat is kisorsolnak. A négy főszereplő 160 dollárba kerül, a karakterek ára 20 és 40 dollár között mozog.

Az első csomag a főszereplők mellett más alakokat is tartalmaz. A legkisebbek 4,2, a legnagyobbak 10 centi magasak. 

A Technológiakutatási Szövetség az Additív Gyártás Jövőjéért tokiói mérnökcsoportja ipari öntőformákhoz fejleszt speciális 3D printert. A yokohamai nyomtatógyártó CMET-tel közös projekt célja, hogy egyedi, személyre szabott ipari részek vagy félvezetők 3D nyomtatással történő gyártása ugyanolyan olcsó és gördülékeny legyen, mint a tömegtermelés.

Nemrég mutattak be egy különféle területeken, például az autóiparban és a repülőgépgyártásban alkalmazható nyomtatóprototípust, amellyel homokalapú öntőformák készíthetők ipari részekhez. A homok és a kötőanyag extrudálásának váltogatásával a gép bonyolult és szerkezetileg is komplex részeket nyomtat. Nagy előnye még, hogy gyorsabb és jóval költséghatékonyabb az ipari gyártásban használt többi rendszernél. Óránként 100 ezer köbcenti formát printel, azaz százszor gyorsabb a fémnyomtatóknál, ráadásul a pluszhomokot is feldolgozza. A formák elérhetik az 1,8x1x0,75 métert.

A kiértékelésben a Nissan Motor, az építészeti, bányászati és katonai felszerelésgyártó Komatsu és a turbókompresszor-specialista IHI is segédkezik. A kutatószövetség szerint a kész öntőformák tömegtermelésre, havi 20 ezer automata turbókompresszor és 3 ezer motor hengerfej gyártására alkalmasak.

A prototípusból 2017-re szeretnének működő változatot.

Egy nemrég közzétett tanulmány szerzői (több amerikai szervezet) azt vizsgálták, hogy Északkelet-Ohio rendelkezik-e a szakterület Szilícium-völgyévé váláshoz szükséges adottságokkal.

A régió régóta gyártóközpont, 2 ezernél több cég foglalkozik előállítási, illetve megmunkálási szinten fém-, műanyag- és gumitermékekkel. Ezek a cégek prototípuskészítés mellett közvetlen gyártásra is használhatnák a technológiát.

A térségnek ugyanakkor szüksége lenne új gazdaságélénkítő programra is, amiben szintén fontos szerephez jutna a 3DP. A gyártóalapokon kívül a sokféle felsőoktatási intézmény, szervezeti erőforrások és piaci kapcsolatok (különösen a biomedikális és a repülőgépiparban) szintén jó kiindulási alapot jelentenek, ráadásul az Amerika Makes és a Nemzeti Additív Gyártási Innovációs Intézet is ott van. Jelenlétük ugyan főként a technológiai és nem a gazdasági oldalt erősíti, viszont mindenképpen inspiráló. Idővel akár egy Cleveland-Pittsburgh techövezet is kialakulhatna…

Több problémát viszont gyorsan meg kellene oldani: szoftverkezdeményezések és kockázati tőke hiánya, a 3DP kevésbé ismert stb.

Hétéves tervet dolgoztak ki, amelyben öt célt és lépést is meghatároztak. Ezek a következők: innovációs klaszter alakítása, 3DP alkalmazások befektetésekkel ösztönzött bővítése, oktatási és szakképzési kezdeményezések kidolgozása, 3DP ellátási lánc létrehozása a megcélzott iparágak (autógyártás, biomedikális és repülőgépipar) számára, makerek és vállalkozók számára megfelelő környezet.

Elég általános, viszont a megfelelő struktúrák kialakításához első lépésként elegendő célok. A pénzügyi támogatást egyrészt magáncégek, másrészt az Egyesült Államok Kereskedelmi Minisztériuma adnák, helyi vállalatok pedig tanácsadói és hálózatkialakítói szerepet töltenének be.

A változások munkahelyek teremtését eredményeznék, és felkeltenék a mobil munkaerő figyelmét a régió iránt.

A 3DP nyomtatás Szilícium-völgyét persze nem egyik napról a másikra alakítják ki Északkelet-Ohióban, viszont a helyi intézmények és döntéshozók által is finanszírozott kutatásban lefektették az alapokat és a menetrendet.