FREEDEE BLOG

Még a legnagyobb szerkezetek 3D nyomtatásánál is fontos a legkisebb részletek vagy hibák megértése. Ez lehet a különbség siker és elhibázott próbálkozás között.

A Kaliforniai Technológiai Intézet, a Caltech kutatói igyekeznek tényleg jobban megérteni nyomatok teljesítményét nanoszinten. Vizsgálódásaik új fémnyomtató technológiához vezettek, amellyel hasonló méretben sokkal erősebb nyomatok készíthetők. Ezek a tárgyak szabad szemmel láthatatlanok.

Korábbi kísérletekből kiindulva néhány papírlap vastagságú, mikroméretű fémtárgyak nyomtatásához találtak ki új technikát, majd a mikro-mérettartományt nano-mérettartományra csökkentették.

A korábbi ezredrészére zsugorított részekkel nem várt dolog történt: minél kisebb a print, annál rendezetlenebbnek tűntek az anyagok az atomi skálán. Normális méretben a rendezetlenség a minőség rovására ment volna, törések és hasonló jelenségek történhettek volna.

Nanoszinten viszont az jelentette a rendellenességet, hogy a nyomatok háromszor-ötször erősebbek lettek, mintha jobban elrendezett atomokkal dolgoztak volna.

A bonyolult folyamatból hidrogél-keveréket, nagymennyiségű víz elnyelésére képes, majd lézerrel formálható polimert használtak. Lézer hatására a fényérzékeny anyag az óhajtott formákká szilárdul.

A megkeményedést követően nikkel-alapú fémionokat használtak folyékony oldatok közvetítésével. A fémet a hidrogél elnyelte, a hőhatás miatt a hidrogél azonban elégett, és végül csak a fém maradt. Utolsó lépésben az összes oxigént eltávolítják vagy átalakítják a fémszerkezeten belül. Meglepő módon, az anyag még ezzel is erősebbé válik.

Furcsa, hogy a nagyobb léptékben kifejezetten kellemetlen és zavaró, az anyagok teljesítményét csökkentő hibák – amelyek eltüntetéséért minden tőlünk telhetőt megteszünk – ebben a mérettartományban erősítik, masszívabbá alakítják az anyagot.

Hatékonyan működő nanoléptékű szerkezetek a végeredmény, tartósságuk a gyártás új távlatait ígérik.

Jiawen Li a dél-ausztrál Adelaide Egyetem orvosbiológai mérnöke az MIT (Massachusetts Institute of Technology) világhírű kiadványa, a Technology Review 35 év alatti globális újítók listájára került, vele együtt kilencen képviselik a biotechnológia szektort.

Azért szerepel a listán, mert kardiológusok munkáját segítő, ultravékony endoszkópot fejlesztett, nyomtatott. Az eszközzel azonosíthatók a szívrohamnak jobban kitett személyek, akiknél nagyobb valószínűséggel következik be a baj.

Li úgy tervezte az endoszkópot, hogy a véredény belsejében szondázzon, és jóminőségű képeket készítsen az ottani vérlemezkékről. A legtöbb alig jelent veszélyt, egyesek viszont megrepedhetnek, és blokkolhatják az artériát.

A jelenleg használatban lévő endoszkópok nem elég pontosak ahhoz, hogy hiba nélkül előrejelezzék: melyik véredény okozhat orvosi problémát. Kezelésük vagy túlzottan költséges, vagy legrosszabb esetben annyira gyorsan bekövetkezik a baj, hogy a beteg már menthetetlen.

Li olyan kamerát akart fejleszteni, amely egyrészt biztosítja az orvosok számára szükséges képminőséget, másrészt elég kicsi ahhoz, hogy biztonságosan elférjen a szívet tápláló artériában. Merész tervei megvalósulását a 3D nyomtatásnak köszönheti.

Megközelítése két fényalapú képalkotási technikát egyesít a sószemnél nem nagyobb egyetlen lencsévé. Együtt nagyfelbontású pillanatfelvételeket adnak a véredény szerkezetéről, a repedés valószínűségének molekuláris nyomairól, fogódzóiról.

Német kutatókkal együttműködve, Li rájött, hogy a lencse miként nyomtatható emberi hajszál vékonyságú optikai szálra, amely az artériákon keresztül a szív felé irányítható. A kutatók más technológiákat (optikai tomográfia, 3D nano-/mikrogyártás, rosttechnológiák stb.) is a rendszerbe integráltak, hogy minél eredményesebb, pontosabb munkát végezzen.

Az eszközt sikeresen tesztelték, hamarosan embereken végezhetnek klinikai vizsgálatokat vele. Szívbetegségek megelőzése mellett a rákkutatásban is segíthet, nehezen megközelíthető , megörökíthető testrészeken, például a tüdőben is tud képet készíteni, daganatokat azonosítani.

Az izraeli Nano Dimension az additív gyártással készült elektronikai készülékeke (additively manufactured electronics, AME) egyik vezető beszállítója. A vállalat a többdimenziós polimer, fém- és kerámia-alapú nyomtatásban, 3D printerek fejlesztésében szintén a világ élenjárói közé tartozik.

Legújabb pénzügyi beszámolója alapján, a cég 2023 harmadik negyedévében 12,2 millió dollárral, azaz huszonkét százalékkal növelte bevételeit 2022 azonos periódusához képest. 2023 első kilenc hónapjában 41,9 millió dollárral, azaz harminchárom százalékkal több bevételt könyvelhettek el, mint 2022 első három negyedévében.

A vezetőség elmondta, hogy a siker titkát részben az akvizíciók szinergiaszerű megközelítésében látják. Versenytársaik kihívásokkal teli makrokörnyezetről tájékoztatják a közvéleményt, és ugyan egyetértenek velük, hangsúlyozzák: teljesítményük, az organikus bevételnövekedés, vezető szerepük stratégiájuk, üzemeltetési szakértelmük és összességében a csapat komoly érdeme.

Az utolsó negyedévben nagyon fontos értékesítéseket végeztek vezető iparági ügyfelek számára. Munkafolyamataikra való tekintettel, újabb stratégiai kapcsolatokra számítanak, és bizakodnak, hogy növekedési szempontból 2023 lesz a vállalat legjobb éve.

Hangsúlyozzák, hogy az anyag előzetes becsléseken alapul, és a jelenleg elérhető adatokból állították össze. A végeredmények eltérhetnek az előzetes becslésekben szereplő számoktól.

A fenti eredmények mellett, a Nano Dimension megosztotta, hogy az egyik tárolójában lévő készítményei megsérültek a Hamasz október hetedikén Izrael ellen elkövetett terrortámadása során. A cég szerint a támadás és a veszteség nem lesz hatással a beszállítói láncra, az ügyfelekkel folytatott kapcsolatokra. A Nano Dimension biztosítása eleve kizárja a különösebb pénzügyi hatásokat.

Dél-Korea bio- és élelmiszeripari óriása, a CJ CheilJedang fejlesztési megállapodást írt alá a T&R Biofab biomedikális mérnökcéggel. Az együttműködés keretében 3D bionyomtatással készítenek húsalternatívát.

A T&R Biofab a regeneratív medicinában alkalmazott 3D bionyomtató technológiáját mesterséges szövetek fejlesztésére használják. A partnerség keretében bővítenék bionyomtatási lehetőségeiket, húsalternatívákkal és más bioprintelt élelmiszerekkel ízben, textúrában, kinézetben és tápértékben is egyaránt meg akarják haladni a hagyományos növényalapú kajákat.

Nagyon örülnek, hogy olyan globális élelmiszeripari nagyágyúval dolgozhatnak együtt, mint a CJ CheilJedang. Az együttműködéstől a jövő húsalternatíváinak újradefiniálását várják. Elégedettek, hogy egészségügyi célokra fejlesztett technológiáik hatással lehetnek más iparágak, köztük az élelmiszeripar fejlődéséra és a fenntarthatóságra is.

Az együttműködés azért nem meglepő, mert az utóbbi években tényleg „megmozdult valami.” Egyelőre főként izraeli vállalatokhoz köthető a forradalom – húsok és halak növényi eredetű alapanyagokból történő bionyomtatása. A dél-koreai vállalatok ezirányú együttműködése is jelzi, hogy nem marginális jelenségről, hanem lassan kibontakozó trendről van szó.

2020-ban 24,9 milliárd dolláros volt a növényi alapú élelmiszerek piaca, 2030-ra előrejelzések alapján elérheti a 162 milliárdot. A legkomolyabb kihívás az állati eredetű élelmiszerek tápértékének elérése. Laboratóriumban tenyésztett hús-, hal- és más állatot utánzó sejtekből nem evidens ehető kaját nyomtatni, az pedig még kevésbé, hogy ugyanolyan vagy jobb íze legyen, mint az „eredetinek.”

A CJ CheilJedang a jövő fenntartható élelmiszerforrásainak biztosításáért fektet nagyon komoly összegeket technológiai fejlesztésekbe. Brand-je, a növényalapú PlanTable gombócokat értékesít otthon és külföldön. A szintén növényi Altive italmárkát házon belüli startup programmal vezették be. Most újabb szintet kívánnak lépni.

A digitális fogászat és fogászati 3D nyomtatás egyik vezető vállalata, a kaliforniai SprintRay elkezdte forgalmazni az USA Élelmiszer- és Gyógyszerügyi Hivatala, az FDA által eddig elsőként és egyetlenként engedélyezett OnX Tough 2 műgyanta-nyomtatóanyagot fix, implantátummal alátámasztott fogsor-protézisekhez. Az engedély fontos lépés a fogászati iparban.

Az anyag integrált nyomtatási munkafolyamat része. Lehetővé teszi fogorvosoknak, hogy teljes ívű, rögzített pótlásokat készítsenek. A pótlások nagyon masszívak, áttetszőségük teljesen élethű, a mosoly hibátlan. A SprintRay ökoszisztéma segítségével harminc perc alatt akár tíz rögzített fogsor nyomtatható.

Az implantátummal támogatott fogpótlások iránti igény növekedésével előzetes számítások szerint 2023 végéig 11,54 milliárd dollárossá növekszik a piac. A hagyományos, kivehető fogsorokkal ellentétben, a fix hibrid pótlásokat beültetésekkel rögzítik. Jobban működnek, sokkal stabilabbak így.

Hagyományos módszerekkel készülő implantátumos pótlásoknál a páciensnek akár hat alkalommal is el kell mennie vizitre, és a pótlás elkészítése is elhúzódik. A SprintRay biztos volt benne, hogy létezik gyorsabb, a „fogorvosi szék mellett” kivitelezhető megoldás is.

Ki is találták, technikájukkal minőségveszteség nélkül, aznap elkészülhet a pótlás. Minden klinikai szabványnak, szakmai elvárásnak megfelelnek, a páciens igényeiről nem is beszélve.

A SprintRay szabadalmaztatott NanoFusion technológiájával fejlesztett OnX Tough 2-vel készült nyomatok kivételesen kemények, és a legnehezebben kivitelezhető fogászati alkalmazásokban is jól teljesítenek. Az előd OnX Tough-on alapuló anyag az optikai teljesítményt növelendő, új pigmentekkel készült: nagyon pontos árnyalatillesztést és színstabilitást biztosítanak.

Amikor a művészetek és a tervezés a 3D nyomtatással találkozik, soha nem tudjuk, mi jöhet ki belőle, de szinte mindig valami úttörőre, izgalmasra készülhetünk fel.

Design és 3DP ráadásul kéz a kézben járnak, ha a fenntarthatóságról van szó. Nulla veszteség és újrafelhasználhatóság a varázsigék.

Gareth Neal brit designer és a holland The New Raw stúdió azért állt össze egymással, hogy újrahasznosított műanyagból nyomtassanak tárgyakat. Munkájuk, a Digitálisan Szőtt sorozatok két szempontból kiemelkedők: először is azért, mert harmadszorra újrafelhasznált műanyagról van szó, tehát demonstrálják az újrahasznosítás működését, lehetőségeit. Másodszorra pedig azért, mert az anyagot egymásba illeszthető hurkokban, nem pedig a bevett nyomtatószál-rétegekben extrudálják.

Ha újra- és ismét újrahasználunk anyagokat, egyre óvatosabban kell bánnunk velük. A szerkezet meghibásodhat, eltörhet, és a hurkok pont ezeket a minőségromlásokat hivatottak megakadályozni. Egymásba kapcsolódó elrendezésük és az extrudált anyag vastagsága miatt képesek megőrizni az erejüket.

A módszer előnye még, hogy a projekt megvalósításához összességében kevesebb anyagra volt szükség.

Az együttműködők klasszikus kézműves módszerekkel, mint a szövéssel és a kötéssel, 3D nyomtatással megújított verzióikkal akartak dolgozni, kísérletezni, megismerni a bennük rejlő lehetőségeket. A kötött nyomat egyedi szerkezete miatt bizakodtak az apróbb hibák ignorálásában, a hurkok által „elrejtett” szabálytalanságokban.

A nyomtatott objektumokkal így idő is spórolható meg, és a hulladékmennyiség is csökken – a kisebb hibák, a nyomtatási problémák „eltüntetésével” adott a lehetőség rá.

A sorozatokat a Londoni Designfesztiválon mutatták be, azóta tovább dolgoznak rajtuk.

Németország vezető nemzeti vasúttársasága gyorsabbnak, olcsóbbnak és hatékonyabbnak képzeli el az ágazat jövőjét. A vonatszerelvények karbantartásához szerződést kötöttek az amerikai Essentiummal, és a vállalat remek minőségű anyagokkal dolgozó, gyors extrudáló 3D nyomtatóplatformját fogják használni. Elképzelésük alapján alkatrészek és szerszámok printelésével biztosítanák a vonatok időben történő felújítását.

Az additív gyártás globális vezetői közé tartozó austini (Texas) Essentium iparinyomtatás-megoldásairól és gyors extrudáló technikájáról ismert. A hagyományos gyártófolyamatok megváltoztatásával, a 3D nyomtatás és a megmunkálás közötti szakadék felszámolásával igyekeznek formálni az additív gyártás jövőjét.

Az olyan partnerségek, mint most a Német Vasúttal kötött bizonyítják, hogy a vállalat szinte minden szektorban használni kívánja a 3D nyomtatást, és a szerepe folyamatosan nőni fog.

A Német Vasút csere-alkatrészek tízezreit nyomtatja már most is, az Essentium pedig tanulmányozza a kapacitás növelését, a gyorsabb termelést és a minimális leállásokat. Az amerikai cég vezetősége elmondta, hogy a partnerséggel megalapozzák a vasúti és a közlekedési szektor hasonló együttműködéseit. Példát mutatnak.

A Német Vasút elsősorban a nyersanyag-hiányra és az ellátási lánc problémáira keres megoldást. Régi alkatrészenél ez tipikus, mert vagy a részeket, vagy az alapanyagokat nem gyártják már. Az Essentium technológiáját Neumünsterben tesztelték, és mindenben megfelelt az iparági szabványokkal szemben támasztott követeléseknek.

A gyártás megkezdéséhez, a Német Vasút digitális raktárt tart fenn, az alkatrészek virtuális műszaki rajzaival. Egyelőre ezer modellel, de 2030-ig tízezerre kívánják növelni a modellek számát. Az Essentium anyagai, hőre lágyuló műanyagjai egyébként jobban tűrik a tüzet, tehát ezért is kifejezetten hasznosak lesznek.

Dubai önkormányzata bevezette a világ első tanúsítási és megfelelőségi jelölőrendszerét az épületnyomtatásban. A kezdeményezés célja a város üzemeiben készülő betonkeverékek minőségének javítása, a kapcsolódó folyamatok áramvonalasítása.

A lépés megerősíti a Dubairól kialakult képet, hogy a megfelelőségi szabványok elfogadásával, az építőipari 3D nyomtatás tovább javul, az önkormányzat pedig elkötelezett az innovatív és fenntartható építési módszerek mellett.

A rendszer magában foglalja a legjobb nemzetközi gyakorlatokat, amelyekkel mind egyéneknek, mind a közösségnek kivételes szolgáltatásokat nyújt. Átfogó megvalósítása tökéletesen passzol az önkormányzat proaktív elképzeléseihez, és segít a várost 2030-ra vezető 3DP nagyhatalommá tevő terv sikeres megvalósításában.

Dubai stratégiájának célja, hogy a technológiák használatával az emberiség fejlődést szolgáljuk, valamint hogy az Emírségek és a város a 3DP technológiák meghatározó regionális és globális csomópontjaivá váljanak.

Az új rendszerrel jelentősen egyszerűsödhetnek a 3D nyomtatási eljárások, és a jobb minőségű betonnal maga az épületnyomtatás is komoly változáson megy majd keresztül. Elsősorban a termékek és az alapanyagok minőségét, a berendezések és a gépek hatékonyságát méri fel, gyártásra vonatkozó műszaki szabványokat határoz meg, biztosítja az optimális gyárirányító rendszereket.

Az önkormányzat négy fejezetből álló útmutatót tett közzé weboldalán, mindegyikben leírják a főbb elvárásokat, bemutatnak a betont használó technológiákat, printereket, anyagokat, specifikációkat.

A rendszer értékelését a Dubai Központi Labor végzi. Az auditokat, a termékértékelést és a megfelelőségi tanúsítványok kiadását az irányelvek alapján végzik majd. A labor a múltban is sok tanúsítványt adott ki.

A fejlett technológiák építőipari használatával kevesebb a hiba, a nyersanyagveszteség, kevesebb munkával valósíthatók meg projektek.

A világ óceánjain folyamatosan jelenlévő U.S. Navy, az amerikai haditengerészet műveleti hatékonysága csak a mindenkori csúcstechnológiákkal tartható fenn. Közéjük tartozik a katonai berkekben egyre gyakrabban használt 3D nyomtatás is.

Most tengeralattjáró-gyártáshoz alkalmazzák a technológiát, ugyanis bejelentették, hogy az új Virginia-osztályú atomtengeralattjárókhoz, az amerikai haditengerészet egyik jelképéhez printelnek alkatrészeket. A 3DP-nek köszönhetően a hajóépítés is felgyorsul, ugyanis kevésbé vannak rászorulva a beszállítói láncra.

Az új vízi járművek fejlett hírszerző berendezésekkel, harci alakulatokat támogató és aknaharc-képességekkel rendelkeznek. A cél a jelenlegi Los Angeles-osztályú modelleket helyettesítő, fejlettebb anyagokból álló, több lehetőséggel rendelkező és gyorsabban gyártható atomtengeralattjárók bevezetése.

A hagyományosan használt fémek alternatívájaként a tervezők ezúttal tengeri használatra ideális, például réz-nikkel ötvözetekben is gondolkoznak. A különleges ötvözetet nyomtatott fedélzeti lefolyók gyártásához tervezték.

A fedélzeti lefolyók, a vizet a tengeralattjáró egyik meghatározott pontjáról egy másikra mozgató csatornák a Virginia-osztályú járművek kulcsfontosságú részei. A hajóspecialista Hill és a General Dynamics Electric Boat, valamint a gyártó-beszállító AMMCON tesztelték a lefolyókat, és elégedettek velük.

A nyomatok erősek, masszívak, a gyártás költségei pedig magukért beszélnek. A lefolyókat máris felszerelték a jelenleg építési fázisban lévő, Virginia-osztályú, a későbbi hasonló tengeralattjárókhoz a tervek szerint majd modellként szolgáló USS Oklahomára.

A haditengerészet elmondta, hogy az egyszerű gyártás és az alacsony költségek miatt a 3D nyomtatás az ideális technológia lefolyórendszerekhez. A jövőben még több printelt alkatrész várható, a U.S. Navy ugyanis jóváhagyott ezirányú javaslatokat.

Az ausztrál Monash Egyetem kutatói 3D ideghálózatokat printeltek élő idegsejteket tartalmazó biotintából. A hálózatok a laborban növekedhetnek, továbbítanak és válaszolnak idegi eredetű jelzésekre.

Szövettervezési megközelítéssel, élő sejteket és nem sejteredetű anyagokat tartalmazó két biotintával, bionyomtatással hozták létre az agy szürke és fehérállományának elrendezését utánzó hálózatokat.

Korábban 2D idegsejt-tenyészetekkel tanulmányozták ideghálózatok és betegség-mechanizmusok kialakulását. A viszonylag lapos szerkezetek viszont nem adták vissza pontosan az idegsejtek növekedését, környezetükkel folytatott interakcióikat.

A mostani kutatásban létrehozott hálózatok viszonylag pontosan utánozzák az élő agyban lévő „áramkörök” 3D természetét, ahol az idegsejtek kiterjesztik a neuritoknak nevezett folyamatokat, hogy kapcsolatok alakuljanak ki az agykéreg (kortex) különböző szintjei között. A nyomtatott szürkeállomány vagy sejtréteg neuronjaiból kifejlődő vetületek könnyen átnőttek a fehérállomány rétegen, amit egyfajta útként, agyi autópályaként használtak a más rétegekben lévő neuronokkal folytatott kommunikációhoz.

A kutatók elmondták, hogy nemcsak az agy egyes régióinak alapelrendezéséhez hasonló nyomatot sikerült készíteniük, hanem azt is megállapították, hogy az idegsejtek hasonlítanak az „igaziakra”, és hasonlóan is viselkednek.

Pontos elektrofiziológiai mérések spontán, idegszerű tevékenységet mutattak ki a 3D hálózatban, amely így reagált elektromos és gyógyszeres stimulációra. A szövetmérnökséggel, bionyomtatással készített 3D hálózatban észlelhető elektromos aktivitás az idegtudományban és a bionyomtatásban egyaránt komoly tudományos előrelépésnek számít.

A hálózat ígéretes platform lehet idegek, ideghálózatok kialakulásának és növekedésének a tanulmányozására, betegségek terjedésének vizsgálatára, gyógyszer-tesztekhez. A tesztekből megállapítható, hogy bizonyos gyógyszerek milyen hatással vannak az idegrendszerre.

„Csak” nyomtatott másolat kell hozzájuk.