FREEDEE BLOG

Az építészettel, digitális gyártással és az alkotási folyamatokat optimalizáló genetikus algoritmusok fejlesztésével foglalkozó wroclawi LabDigFab társalapítója, Matt Olczyk gyönyörű késő 18. századi kilincset tervezett. A munkában a szintén lengyel nyomtatógyártó és sok más 3DP tevékenységet folytató ZMorph is részt vett.

Olczyk első szkeccse egy levelet ábrázolt, azt alakította át 3D modellé. A 3D modellen Rhinoval és a ZMorph Voxelizerével dolgozta ki az apró részleteket. A végső .stl fájlhoz a Phantom Omni haptikus (tapintásalapú) eszközt és a Freeform Plus szoftvert használta.

Egy-egy rész nyomtatása tíz óráig tartott. Olczyk ABS-szel dolgozott, amit rövid ideig acetonban oldott fel, és arany akrillal festette be.

A tervfájlok még nem érhetők el online.

A 3D nyomtatás permanens forradalma az új gyártás, az ipari tevékenység átalakulása mellett a digitális tárgyalkotás széleskörű elterjedésében, a „csináld magad” (DIY) reneszánszként értelmezhető Maker mozgalomban csúcsosodik ki. A technológia – és a 3D fájlokat megosztó, ingyen vagy anyagi ellenszolgáltatásért közkinccsé tevő egyre több weboldal – minden korábbinál nagyobb mértékben demokratizálja, szélesebb rétegek számára teszi lehetővé tetszés szerinti tárgyak otthoni elkészítését.

A folyamatot tökéletesen illusztrálja, hogy újabb és újabb házilag nyomtatható plusz némi elektronikával kiegészített tárgyakról ma már napi rendszerességgel érkeznek hírek.

PC monitor, mozgásérzékelős (giroszkópos) játékfigura, Gyroman és egy lengyel környezetbarát lámpa a legutóbbi három, egyetlen hétvégén. Adafruit, Instructables, Cults a három fájlmegosztó oldal, természetesen mindegyikhez mellékelnek használati utasítást.

A 3D nyomtatás a holnapunkat legmarkánsabban alakítható technológiák egyike. A mérleg serpenyőjébe téve, a high tech hatására bekövetkező társadalmi változások sokkal pozitívabbak, mint negatívak, több az előny, mint a hátrány, viszont a potenciális árnyoldalakról sem szabad megfeledkezni. Brian Krassenstein, a 3DPrint.com szerkesztője a 2020-as évekbe nézett, és ezekből szedett össze hármat. A három legevidensebbet.

Fegyverek

Az obligát nyomtatott fegyverekkel kezdi. Egyelőre a médiahecc ellenére sem jelentenek veszélyt, mert ha valaki manapság be akar szerezni egyet, lényegesen egyszerűbb és biztonságosabb módon hozzá tud jutni, nem kell nyomtatnia. Tíz év múlva más lehet a helyzet.

Azon ugyan lehet vitázni, hogy egyetemes jog-e a szabad fegyverviselés, vagy sem, a legalizálással járó veszélyeket viszont nehéz lenne alábecsülni. A printelt pisztolyáról elhíresült aktivista, Cody Wilson nemrég akart 5 ezer dolláros speciális, lőfegyver printelésére is alkalmas gépet vásárolni, de a gyártócég tulajdonosa nem volt hajlandó eleget tenni a megrendelésnek. Wilson 15 ezer dollárt ajánlott fel – a 6 ezer dolláros termékért – annak a személynek, aki hozzásegíti a hőn áhított Mark One-hoz.

A Solid Concepts 2 éve állt elő nyomtatott 1911-es fémfegyverrel. Teljesen más kategória, mint Wilson műanyagból, szén- és üvegszálakból, kevlárból összebarkácsolt pisztolya, nagyjából úgy néz ki, mint a fegyverboltokban engedéllyel megvásárolható hasonló darabok. A fémnyomtatás magas költségei miatt egyelőre szintén nincs realitása, hogy ez a fegyverkészítési módszer elterjedjen. Viszont ha a fémprinterek 5-10 éven belül 20 ezer dollár alá esnek, jelentősen nőhet a kockázat.

Wilson és a Solid Concepts darabja egyaránt detektálható. A nyomtatóanyagok és a technológia fejlődésével azonban olyan fegyvereket is lehet majd készíteni házilag, amelyekre egyetlen mai közönséges biztonsági kapu sem jelez be (persze a biztonsági megoldások fejlődéséről se feledkezzünk meg). Elvileg bárhova becsempészhetők, és a szabályozás sem tud a gyakorlatban mit kezdeni azokkal a személyekkel, akik mindenáron fegyverhez akarnak jutni. Még akkor sem, ha betiltják az online fájlmegosztást, ami teljesen abszurd lenne. Nyilvánvalóan hoznak új törvényeket, amelyekkel nyilvánvalóan nem állítanak meg folyamatokat.

Drogok

Gyógyszerek nyomtatása szintén potenciális veszély. Különféle vegyi anyagok 3DP technológiával történő szintetizálása bonyolult, de nem megoldhatatlan feladat. Egyelőre főként kísérleteznek vele, de printeltek már 2500 dollár alatti Replicatoron az emberi szervezetbe gyógyszert juttató implantátumot. Tíz éven belül pedig könnyebb lesz speciális printerhez férni, kísérletezgetni.

A designer drogok korában ne feledkezzünk meg az angol drug szó másik jelentéséről sem, arról, hogy gyógyszerekhez hasonlóan illegális szubsztanciák is előállíthatók házi barkácsolással. Új technológiákkal egyszerűbb a tervezés, automatizáltabb a gyártás, dark web nélkül is bárki letöltheti a fájlokat, és keverhet, printelhet otthon veszélyes elixíreket.

Szerzői jogok

A szerzői és szellemi jogok a harmadik terület. Néhány látványos per kivételével egyelőre inkább jól mediatizálható, mint tényleges probléma, de a 3D modellek és termékek online értékesítésének elterjedésével komoly feketepiac alakulhat ki és generálhat évi többmilliárd dolláros veszteséget. A zeneiparhoz hasonló folyamatokra számíthatunk, eleinte olyasmire, mint a Napster, aztán – például iTunes-szerű – egyre innovatívabb és nyerő üzleti modellek hódíthatnak teret. Végeláthatatlan jogi perpatvarok helyett egyébként is célszerűbb újítani… Az áresés szintén a szellemi jogok eltulajdonítása ellen dolgozik, mert aligha éri meg néhány dollárért kockáztatni.

Krassenstein az Authentise-t hozza fel példaként: az IP-védelmet küldetésként definiáló és streaming szolgáltatást nyújtó startup lehetővé teszi nyomtatható 3D modellek online eladását. Szoftverük jóvoltából a modell közvetlenül a kliens printerére kerül, egyetlen komputer sem töltheti le és tárolhatja a fájlt. A jövőben sok-sok hasonló kezdeményezés várható.

Szabályozni ugyan kell, de a túlszabályozás és túlzott korlátozás mindig többet árt, mint használ – összegez a szerző.

A bellevue-i (Washington állam) Modernist Cuisine főzőlaboratórium azzal a céllal kereste meg a 3D Systemst, hogy a nyomtatóipari óriás segítsen egy bonyolult gasztronómiai remek megtervezésében és kivitelezésében.

A végeredmény magáért beszél: 18. századi francia receptet követő, de meg is újító speciális briósukra cukorból printelték rá a 3D Systems ChefJet Pro gépével a versailles-i kastélyt. Nem volt könnyű dolguk, mert a habcsókszerű nyomatnak egyrészt tökéletesen passzolnia kellett a süteményhez, másrészt meg kellett őriznie a híres épület formáját. Sikerült.

Marie Antoinette kedvenc süteményének modern változata a francia nemzeti ünnepre, július 14-ére készült el.

Megszoktuk, hogy a 3D nyomtatást orvosi, gyógyászati célokra is alkalmazzák. Az viszont már újdonság, hogy egy, a „magzati gondoskodásra” specializálódott coloradoi központ születés előtt kialakuló deformációk kezelésére használja a technológiát.

E rendellenességek egyike a magzat életét fenyegető nyitott gerinc (spina bifida), amely a gerincvelő körül elhelyezkedő neurális cső tökéletlen bezáródása miatt alakul ki. Ezer csecsemőből egy (hűen a statisztikához: 0,7) születik így. Lényege, hogy egyes csigolyák nem tudják teljesen körülölelni a gerincvelőt, hanem nyitottak maradnak. Ha a nyílás elég nagy, a gerincvelő kitüremkedik, folyadékkal kitöltött burok lehet mellette (vagy hiányozhat).

A spina bifida mozgási nehézségekhez, fogyatékossághoz, az agy teljes vagy részleges hiányához és agysérvhez vezethet. Az esetek 80 százalékában komoly orvosi beavatkozás szükséges. A központ célja, hogy a beavatkozás már magzati korban történjen meg.

E rendellenességek közül a vízfejűség (hydrocephalus) kezeléséhez már használják a 3D nyomtatást. A hydrocephalus akkor alakul ki, ha az agyat körülvevő folyadék elfolyása akadályozott, és emiatt felszaporodik. Az orvos azonban csak műtét közben tudja meg, hogy mennyire nyitott a gerinc, amelyet „be kell zárnia.” Minél tovább tart a beavatkozás, annál veszélyesebb a magzatra és az anyára.

A coloradoi központban ilyen műtéthez használták a 3D képalkotást és nyomtatást. A technológia segített a nyílás méretének pontos meghatározásában és a modell elkészítésében. Lehetővé tette, hogy a sebész beavatkozás előtt végezzen teszteket, gyakorolja és élőben minél gyorsabban végezze el a műtétet.

3D modellek komoly segítséget jelentenek a spina bifida kezelésében. Ha a beavatkozás már magzati állapotban kivitelezhető, nagyobb az esély a későbbi károsodások elkerülésére. Mivel 3DP-vel személyre szabható a modellezés, jelentős mértékben csökkenthetők a kockázatok. Gyógyulásnál sokat segíthet, ha majd a magzat saját sejtjeiből készül – 3D nyomtatással – a nyílást befedő „varrat.”

A méretes 3D nyomtatók borzasztó sokáig printelnek nagyobb prototípusokat. A barcelonai Allied Dimensions startup új 840x840x800 milliméteres gépe, az LSB (Large Scale Batch Printer) jelentheti a változást. Gyorsan és több anyaggal dolgozik, egyszerre maximum hat tárgy nyomtatható vele.

A gépet felsorolt tulajdonságai mellett flexibilis nyomtatófeje teszi különlegessé. Hat különféle fej cserélhető, amelyeket külön-külön és egyszerre is használhatunk. A printer modularitása arra vonatkozik, hogy az építőterület a nyomtatófejek számának megfelelően módosítható, illetve a gép aszerint konfigurálható, hogy hány nyomtatóanyaggal kívánunk szimultán dolgozni (3 anyag 2 fejre, 2 3-ra, 6 1-re stb.). Egyszerre akár egy kiló nyomtatószállal is elboldogul.

Mivel a printer firmware-e nyílt forrású, használatához az átlagosnál valamivel több 3DP szakismeret szükséges. Szerencsére a nyomtatófejek cserélgetése könnyű. Rossz hír, hogy elég drága, az alap setup 12 ezer euró. Szeptembertől gyártják, az előrendeléseket már most is le lehet adni.

Jennifer Hoffman, a Harvard fizikaprofesszora augusztus elejétől a vancouveri Brit Kolumbia Egyetem fog tanítani, és ő irányítja a felsőoktatási intézmény kvantumanyagokkal és heteroszerkezetekkel kapcsolatos kutatásait. Tervei szerint – a szó szoros értelmében – atompontos új kvantumanyagokat dolgoznak ki, és megkísérlik ezekből álló parányi tárgyak 3D nyomtatását is.

A kvantumfizika, kvantumanyagok és kvantumszámítógépek a kétségtelen fejlődés ellenére még ma is kicsit ezoterikus tudományterületnek, Star Trek világnak, sci-finek tűnnek. Olyan mérettartományról van ugyanis szó, ahol nem vagy másként érvényesülnek a fizika szabályai, viszont ezek az anyagok rendkívül hasznos mágneses, elektronikus és egyelőre ismeretlen emergens tulajdonságokkal rendelkezhetnek.

Az atomról atomra történő nyomtatással különféle anyagokból álló, a kvantumfizika törvényei szerint működő heteroszerkezeteket akar létrehozni, és bízik benne, hogy nemcsak az alapokat rakja le, hanem öt-hét éven belül sikerrel is jár, például tetszőleges elektronikus szerkezetekbe ágyaznak majd 3D anyagokat.

De hogyan nyomtathatók tárgyak ebben a mérettartományban?

Két kulcsfontosságú folyamatot, az úgynevezett molekulanyaláb-epitaxiát (MBE) és egy elméleti 3DP-technikát, a pásztázó szondás litográfiát (SPL) tervezi összekombinálni. Előbbivel atomok rakhatók függőlegesen egymásra (Z tengely), utóbbival oldalirányban mozdíthatók el az atomok (X és Y tengely). Önmagában egyikkel sem tudunk 3D szerkezetet építeni, együtt viszont – Hoffman szerint – igen.

Az egyelőre értelemszerűen csak elméletben létező 3D nyomtatótechnológia sokkal bonyolultabb, mint a ma alkalmazott módszerek. Siker esetén viszont nemcsak megváltozik egy csomó iparág, a gyártás egésze, hanem teljesen újak is létrejöhetnek.

Egyes 3D nyomtatószálakat sokat kritizálnak puhaságuk miatt, harvardi robotikusok viszont pont ilyen anyagot kerestek legújabb gépükhöz. A méreténél hatszor magasabbra, 76 centire felugró, majd a talajra problémamentesen visszahuppanó robot printelt teste ugyanis gumiszerű matériából áll. Száznál több alkalommal tesztelték, 35 esést vészelt át gond nélkül.

A gép áttörést hozhat a puha robotikában (soft robotics). Úgy tűnik, a szakterület legnagyobb kihívásának tesz eleget: a fejlesztők puha, de tartós külsővel burkolták be a kemény elektronikus-mechanikus alkatrészeket, ami elsőre nem tűnik különlegesnek, pedig nagyon is az.

Michael Tolley a fejlesztés egyik vezetője szerint igen bonyolult volt olyan gépet kivitelezniük, amely elég puha ahhoz, hogy károsodás nélkül érjen földet, viszont az ugrándozáshoz is elég nehéz.

„Az anyagtudományban közismert, hogy ha nagyon merev tárgyat kapcsolunk össze egy puhával, az interfészen mindenféle problémákat kiváltó nyomáskoncentráció keletkezik” – magyarázza a kutató.

Sok más infokommunikációs csúcstechnológiához hasonlóan ők is a természetből, a puhatestűek lábasfejű osztályához tartozó polipoktól lesték el a megoldást. Az állathoz hasonlóan, a robot sem csupán puha felülettel bevont kemény anyag, hanem a merev és a puha közötti fokozatos átmenetet biztosító többrétegű akrilból készült, legbelsejében az égéstérrel és az elektronikus alkatrészekkel.

A nyomtatott gép a puha robotikának egy másik jellegzetes problémáját, a sebességet is hatékonyan kezeli. A korábbi hasonló szerkezetek rettenetesen lassúra sikeredtek, a harvardi masina viszont nem tudna – kilövésszerűen – felugrani, ha nem lenne elég gyors.

Ezek a robotok különféle területeken alkalmazhatók: elsősorban katasztrófa sújtotta, veszélyes – bizonytalan és dinamikus – környezetben, de akár a világűrben, például a Holdon vagy a Marson is. Az ismeretlen terep akadályait egyszerűen átugorják. Ember-gép interakcióra szintén alkalmasabb a merev fémkonstrukcióknál.

A jövőben szélesedik az anyagválaszték, és könnyen elképzelhető, hogy idővel teljesen puha matériából készülnek a szoftbotok. Az elemek és az elektronikus alkatrészek is.

FDM printerek felhasználói számára a nyomtatotófelület ideális mértékű tapadása az egyik legfőbb probléma. Az elmúlt pár évben többféle megoldást (felforrósított nyomtatókamrák, csináld magad barkácsolás, hajspray, kék ragasztószalag stb.) találtak ki rá, de egyik sem bizonyult üdvözítőnek.

A floridai Wayne Huthmaker cége, a PRINTinZ régóta kísérletezik valamilyen „csodatermékkel.” Rugalmas nyomtatófelületeik és nyomataik általában pozitív szakmai visszajelzéseket kapnak, ragasztó és más tapadó megoldások helyett speciális lappal dolgoznak, amely lehetővé teszi, hogy a tárgyak összeálljanak nyomtatás közben, de könnyen le is lehessen szedni őket utána. Lényege, hogy tart is, rugalmas is. A nyomatok rátapadnak a lapra, de eltávolítani is könnyű őket róla.

Évek óta dolgoznak ezzel a nyomtatófelülettel, az utóbbi hónapokban újítottak is rajta. Egyik oldala fehér, a másik fekete (innen ered a Zebra Plate név), ami lehetővé teszi, hogy a felhasználó könnyen kiszúrja a nyomtatási hibákat, problémákat, plusz maximális kontrasztot biztosít a mindig kritikus első nyomtatási rétegnél. Ráadásul gazdaságos is, mert egy lap többszáz nyomtatásra elég.

A Zebra Plate különféle méretekben vásárolható meg, 18 dollár a kezdőár.

A Kaliforniában élő Vitalij Bulgarov olyan cégeknek 3D modellez és tervez, mint például a Blizzard Entertainment, az Oakley, a LucasFilm Industrial Light & Magic-je vagy az Intuitive Surgical, és közben az Intel következőgenerációs viselhető technológiáihoz is szakért.

Szabad idejében a saját Fekete Főnix Projekten, egy közeljövőbeli fiktív robotikus korporáción dolgozik. A képzeletbeli, de realisztikus robotuniverzum kidolgozásában a fotós Maria Szkotnyikova is részt vesz.

A projekthez készült tervrajzokat a Factor 31 stúdió közreműködésével, a Stratasys PolyJet technológiájával nemrég fizikai, 3D nyomtatott formába is öntötte tíz nap leforgása alatt. Az eredmény magáért beszél, a 3,5 centi magas Ultraborg gyönyörű darab.