FREEDEE BLOG

Az ausztrál SPEE3D összeállt az amerikai Additív Gyártás Kutatás és Oktatás Konzorciummal (CAMRE), hogy felgyorsítsák a fémalapú 3D nyomtatás terjedését az Egyesült Államok hadseregében, egész pontosan a haditengerészetet, a tengerészgyalogságot és a parti őrséget magában foglaló tengerészeti erőknél.

Az XSPEE3D printert a Haditengerészeti Posztgraduális Iskola diákjai, PhD-hallgatói, oktatói és kutatói fogják (k+f célokra is) használni.

A CAMRE a tervek szerint az XSPEE3D-et és az ausztrál cég szabadalmaztatott hidegfúvásos additív gyártás (CSAM) technológiáját hajók, cirkálók és csónakok, felszíni és vízalatti járművek, repülőgépek és szárazföldi felszerelések karbantartására, javítására és működtetésére kívánják használni.

Katonai gyakorlatok közben, egy kétéltű járművön, a földfelszínen és a fedélzeten is fogják tesztelni, majd kiértékelni a technológia lehetőségeit.

Az iskola azért választotta a híres printert, mert masszív, elhelyezhető egy fémkonténerben, bárhol, még nehéz harctéri feltételek között is telepíthető. Egyedülálló módon fűtött, sűrített levegővel működik, nem kellenek hozzá különleges gázok, lézerek, így a működtetése sem kockázatos, nem veszélyezteti a működtetőket. A sebesség és a nyomatok mérete szintén elnyerte a felsőoktatási intézmény szakembereinek tetszését.

A technológia első helyszíni tesztje meg is történt már, törött kritikus alkatrészek azonnali nyomtatására használták. A gyakorlaton az XSPEE3D volt az egyetlen additívgyártás-technológia, az ausztrál fejlesztő pedig az egyetlen meghívott 3DP-vállalat.

Mindenki elégedett az eredményekkel.

Repülő kamerákból nélkülözhetetlen szerkezetekké váltak, és a mezőgazdaságtól a szórakozásig, ma már az élet szinte összes területén alkalmaznak drónokat. A mindennapos használattal az egyedire tervezett alkatrészek iránti igény is nő.

A tervezés és a funkcionalitás egyedi jellege iránti szükséglet egybecseng az ipari desktop 3D nyomtatók terjedésével. A technológiával csökkennek az előállítási költségek, márpedig a megfizethetőség nagyon fontos szempont.

Ugyanakkor az alkatrészek tartóssága, megbízhatósága szintén alapkövetelmény. A szénnel dúsított nejlonok masszív anyagok, a nedvességre viszont érzékenyek, ami a minőség rovására mehet, és kihívás a fejlesztőknek. A gyártók folyamatosan javítják ezeknek az anyagoknak a minőségét, külső tényezők azonban befolyásolják a teljesítményüket.

A felhasználói környezet, a nem megfelelő kezelés és a nem a célnak megfelelő szárító felszerelés még a csúcskategóriás nyomtatószálak minőségét is rontja, és a nyomatok nem lesznek hibátlanok.

A Third Element Aviation, egy híres német dróngyártó, a kiváló nejlon nyomtatószálairól ismert, szintén német Fiberthree és a Magigoo ragasztója, valamint nyomtatószál-szárítója miatt népszerű máltai Thought3D partneri kapcsolatba lépett, hogy közösen oldják meg a dróngyártás kihívásait. Mind a prototípuskészítésben, mind a végtermékek előállításában megbízhatóbbá igyekeznek tenni a 3D nyomtatást, garantálni a minőségbiztosítást.

A Third Elements Aviation alkalmazkodóképességük és teljesítményük miatt elismert Auriol drónjainak gyártásakor nehézséget okoz a kifogástalan erőt és pontosságot igénylő, nagyon jó minőségű és konzisztens alkatrészek előállítása.

Az eddigiek alapján, a Fiberthree anyagaival és a Thought3D innovatív filament-szárítójával erőben, pontosságban és funkcionalitásban egyaránt javult a Third Elements Aviation drón-alkatrészeinek minősége. Minimális a hulladék, gyorsul a gyártás, csökkennek a költségek.

Az időzítés és a rugalmasság a siker kulcsai lehetnek katasztrófák utáni kutatási és mentési műveleteknél. A lehető leggyorsabb cselekvés mellett fontos figyelembe venni, hogy a reakció minden esetben különböző. A hely és a katasztrófa specifikumait figyelembe véve kell kidolgozni a legeredményesebb stratégiát.

Az utóbbi tíz-tizenöt évben egyre több csúcstechnológiát, főként szenzorokat és robotokat fejlesztenek kutatási-mentési céllal. A gépeknek nehezen megközelíthető, veszélyes környezetekben kell helytállniuk.

Az amerikai Worcester Polytechnic Institute (WPI) kutatója, Markus Nemitz ilyen robotokat fejleszt, legújabb projektjét az amerikai Nemzeti Tudományos Alap támogatja. A kicsi és rugalmas gépeket 3D nyomtatással készíti, nehéz terepeken kell működniük – úszniuk, csúszniuk, mászniuk stb.

Nemitz szerint óriási a potenciál a puha és rugalmas anyagból gyorsan elkészíthető kicsi robotokban. Pontosan azért, mert vagy megközelíthetetlen, vagy ember számára túl veszélyes közegekben, például földtengés utáni romok között, árvíz, esetleg atomkatasztrófa sújtotta helyszíneken is képesek eredményes munkát végezni.

A kutató a jelen és közeljövő robotfejlesztésének legizgalmasabb és legígéretesebb területével, a puha robotikával (soft robotics) foglalkozik. A 3D nyomtatás gyors fejlődésével tovább bővültek a terület lehetőségei, például printelt folyadék-áramkörök integrálhatók elektronikus áramkörökbe.

Nemitz azért összpontosít ezekre az új megoldásokra, robottervezésre és gyártásra, mert a részben 3D nyomtatott puha robotok, egyedi áramkörökkel, a mechanikai károkkal és az elektromágneses interferenciával szemben jobban ellenállnak, mint a hagyományos technikával épített szerkezetek.

Az új robotokat kereskedelmi forgalomban beszerezhető printerekkel, elasztomer nyomtatószálakból tervezi elkészíteni. Szerinte mások is relatíve könnyen építhetnek ilyen szerkezeteket, amelyek a katasztrófa utáni kutatáson-mentésen túl, például az űrkutatásban vagy az éghajlat-figyelésben is hasznosak lehetnek majd.

18. századi feltalálása óta, a lehúzós/öblítős toalett kényelmesebbé és egészségesebbé tette az emberi életet, a modern társadalmakban megkerülhetetlen, közhasznú szerepet tölt be.

Használatához viszont nagyon sok víz kell, világviszonylatban napi 141 milliárd liter vizet húzunk le. Óriási mennyiségről, a teljes afrikai kontinens napi vízfogyasztásának hatszorosáról van szó. A pazarlás mérséklésére új módszerekre van szükség, mert a vízfogyasztás racionalizálása globális szükséglet.

A lehúzós/öblítős vécéken az emberi ürülékanyagnak a belső felülethez való elkerülhetetlen tapadása miatt használunk el rengeteg vizet. A rendkívül csúszós felületek taszíthatják a komplex folyadékokat és a különféle viszkoelasztikus szilárd anyagokat, a mechanikai kopással azonban romlik a minőségük, idővel használhatatlanná válhatnak.

A wuhani Huazhong Tudomány és Egyetem kutatói a kopásnak ellenálló, szuper-csúszós öblítős toalettel igyekeznek megoldani a problémát. Az ARSFT (abrasion-resistant super-slippery flush toilet) vécét szelektív lézeres szinterezés (SLS) 3D nyomtatótechnológiával készítették.

A hagyományos, könnyen kopó csúszós felületekkel ellentétben, a porszinterezéssel készült ARSFT nemcsak összetett 3D forma, hanem porózus szerkezete miatt jelentős mennyiségű kenőanyagot is tartalmazhat, amellyel szignifikáns mértékben növelhető a kopásállóság.

Az új toalett különféle folyadékok, például tej, joghurt, nagyon ragadós méz, keményítőzselé után is tiszta maradt, azaz tényleg taszítja a komplex folyadékokat. Túl a folyadékokon, szintén nagyon ragadós szilárd, szintetikus anyagokkal szemben is kiváló az ellenállása.

Ezer cikluson keresztül csiszolópapírral igyekeztek koptatni, de úttörő szuper-csúszós jellegét az ARSFT így is megőrizte.

A kopásnak ellenálló, csúszósságát megőrző nyomtatott tárgyak ötlete új anyagok fejlesztéséhez vezethet, de még fontosabb, hogy az így készülő toalettek, ha elterjednek, csökkentik az emberi társadalmak vízfogyasztását.

A bionyomtatás szöveteitől kezdve, az implantátumokon keresztül a személyre szabott gyógyszerekig, az egészségügy az additív gyártás egyik legsikeresebb alkalmazási területe. A technológia komoly átalakító hatással van a szemtorra, és a közeli jövőben sem várható lassulás, sőt, az ellenkezőjére számítunk.

A 3D nyomtatás biomedikális alkalmazásainak egyik élharcosa, a svájci ETH Zürich felsőoktatási intézmény. Többek között gombából nyomtattak már bőrt, de valósidejű egészségügyi megfigyelést biztosító talpbetétet szintén printeltek.

Egyik legfrissebb fejlesztésük egy ínvezérelt robotkéz (Faive Hand) szintén 3D nyomtatással készült. A projektben a Max Planck Intézet ETH Tanulórendszerek Központja is részt vesz. A kézzel az emberét, annak tulajdonságait igyekeznek utánozni. Hasonlít is rá, mindennapos, köztük háztartási feladatokat próbálnak elvégeztetni vele.

A Faive Hand folyamatos és nem korlátozott mozdulataival emelkedik ki a mezőnyből. Ezek teszik lehetővé bonyolult és ügyes cselekvések pontos kivitelezését.

A világmodellen alapuló hagyományos megközelítés helyett a kutatók – mint ma szinte mindenki – gépi tanulással, azon belül megerősítéses tanulással dolgoznak. Ez a technika finom és aprólékos cselekvéseket igénylő összetett, életszerű robotikai konfigurációk esetében különösen hasznos.

A robotkezet a felsőoktatási intézmény Puha Robotika Laboratóriumában 3D nyomtatással készítették, szervomotorokkal működtetik. Speciális kötések beépítésével, lehetőség nyílik a kéz rögzített tengely nélküli elforgatására, amely azonban manőverezhetőségi kihívásokkal jár. Ez azért van, mert a rendszer magas szabadságfokkal rendelkezik.

A megoldást az irányítás közbeni pontosságot növelő csuklószög-jeladókkal oldják meg. Így könnyebb végrehajtani az utasításokat, amihez persze nagyon sok – megerősítéses tanuláson alapuló – gyakorlás kell.

Jelenleg a kéz lehetőségeinek és teljesítményének javításán dolgoznak. A Faive Hand-et egészségügyi alkalmazásokban és ember-gép interakciókban fogják használni.

Fogászati héjjal főként esztétikai problémákat, apró foghiányokat és kisebb sérüléseket korrigálnak. A fogak elülső, ajak felőli felszínére rakott vékony, nagyjából fél milliméteres pótlások nem bontják fel a fog teljes felszínét, így előkészítésnél csak minimális csiszolásra van szükség. Ugyan invazív folyamat, de a fogorvosi székben megszokottnál sokkal kevesebb fájdalommal jár.

A nagypontosságú alkalmazásokra kidolgozott, fejlett additívgyártás-megoldásokban komoly eredményeket elért Boston Micro Fabrication (BMF) a fogászati piacon is megjelent. UltraThineer termékének neve szójáték, a thineer a thin „vékony” és a veneer „héj” szavak összevonása, maga a termék pedig a világ legvékonyabb kozmetikai foghéja. Háromszor vékonyabb a hagyományosnál, a fogorvosnak is jóval kevesebb előkészítő munkára van szüksége hozzá, és a fogzománcból is több marad meg.

A héjak 3D nyomtatással, a cég microArch printerén, projekciós mikro-sztereolitográfia (PµSL) technikával készülnek. Az első darabok 2024 tavaszán kerülhetnek az amerikai piacra, jelenleg az USA ezirányú engedélyeket kiadó Élelmiszer és Gyógyszerhatósága (FDA) tanulmányozza a technológiát.

Az eljárással jelentősen csökken a gyártási idő, alacsonyabbak a költségek, nagyobb teret enged az innovációnak. A 3D nyomtatás több fogászati alkalmazásban bizonyított már, így a választás teljesen egyértelmű volt.

A BMF a Pekingi Egyetemmel közösen fejlesztette az új fogászati héjat.

Az ultravékony, akár száz mikronra csökkenthető kerámiatárgyak printelése komoly hatással lehet a gyártás jövőjére. Szakértők szerint, ha lehetséges, mindig arra kell törekedni, hogy a páciens fogzománca a lehető legkevesebbet kopjon. A BMF megoldása alkalmasabbnak erre, mint a hagyományos módszerek.

A vállalat technológiáját az elektronikától az egészségügyig, sok területen használják, és elégedettek vele.

Az olasz WASP vállalat fontos tényező a 3D épületnyomtatásban. WASP App parametrikus tervezőszoftverük rendeltetése az agyaggal dolgozók felhasználói élményének növelése.

Az agyag egyre fontosabb anyag a gyártó számára, a beton „zöldebb” alternatíváját látják benne: fenntarthatóbb és a környezetre sincs annyira káros hatással. A cement Világszövetség adatai alapján 2021-ben a beton jelentette a világ széndioxid-kibocsátásának hét százalékát.

A WASP már vett részt környezetbarát ház kivitelezésében, a helyi anyagokból, additív gyártással, a hulladékmennyiség minimalizálásával készült TESLA egyedülálló munka, egyfajta prototípus és példa arra, hogy hogyan lehet városi közegben környezettudatosan építkezni. A kivitelezésben a Mario Cucinella Architects iroda volt a cég partnere.

A vállalat a Dior divatházzal is jegyez közös projektet, 2021-ben pop-up boltot printeltek Dubaiban. A luxusmárka kézitáskái művészien jelentek meg a falakon látható változatos mintázatokon keresztül.

A WASP App parametrikus szoftvert kifejezetten 3D agyagnyomtatáshoz találták ki. A szoftverrel a felhasználó saját terveket dolgozhat ki, kontrollálja a formát, méretet, textúrát és a vágási paramétereket. A modell gkód formátumban exportálható, és kész a közvetlen nyomtatásra.

A sorozatgyártást megkönnyítve, zökkenőmentesen integrálható a WASP agyagnyomtatóival. A cég kiemeli, hogy a szoftver felhasználók széles körét szolgálja ki, köztük a 3D modellezéssel és vágással előzetes tapasztalatokkal nem rendelkezőket is.

Jelenleg az augusztustól a weben nyilvánosan elérhető 0.2 változatnál tartanak. A következő hónapokban új funkciókkal bővítik, a különféle gkódok például egyetlen fájlban rendezhetők sorba. Ezzel a funkcióval a Clay Line 3D printerekkel, például a nagyvolumenű gyártásra kitalált WASP 40100-zal teljesen problémamentes lesz az integráció. A nemzetközileg szabadalmaztatott folyamatos adagolórendszerrel, a gyártás automatizálódik, 24/7-ben készíthetők a nyomatok.

A Texasi Egyetem kutatói hamarosan a gyermekgyógyászatot forradalmasítani hivatott, az amerikai Nemzeti Egészségügyi Intézet által támogatott projektbe kezdenek. Gyógyszerek beadását igyekeznek gyökeresen megváltoztatni.

A gyerekek személyes szükségletei szerint, egyénre kidolgozott gyógyszereket 3D nyomtatást használva készítik. A kezdeményezés teljesen interdiszciplináris, mérnökök, gyógyszerészek, orvosok, biomedikális szakemberek vesznek részt benne.

Szakítanak a hagyományos módszerrel, a gyógyszerek tömeges gyártásával, szabványadagokkal és méretekkel. Mivel a gyerekek súlya gyorsan a változik, a gyógyszerekkel nagyobb rugalmasságra van szükség, a kezelés csak az adott betegre megállapított adagolással lesz eredményes.

A kutatók a csecsemőkor és a tizenhét év közötti gyerekekre és fiatalokra találnak ki gyógyszerkészítési módszereket, adagolási és méret-megoldásokat. Ehhez vizsgálják az additív gyártás lehetőségét, hogy a nyomtatott gyógyszerek megőrizzék integritásukat és hatékonyságukat.

A kutatók elmondták, hogy a 3D nyomtatás gyógyszeripari alkalmazása viszonylag új, a fém- és kerámiaalapú additív gyártástól jelentős mértékben eltérő folyamat. Az elsődleges kihívásokat a folyamat megértése és a gyógyszerekre jellemző egyedi szempontok feltárása jelentik. Megoldásuk alapvető fontosságú, mivel mindenképpen előrébb akarnak lépni, és biztosítani kívánják, hogy a gyógyszerek hatékonysága a gyártás után is megmaradjon.

A hagyományos gyógyszergyártás rugalmatlansága a 3D nyomtatással ellensúlyozható, a személyre szabott tablettákon és adagoláson túl, igyekeznek azt is megoldani, hogy egyetlen tabletta többféle gyógyszer kombinációja legyen.

A felsőoktatási intézmény korábban is részt vett additívgyártás-projektekben, többek között épületnyomtatásban.

Ukrajna Oroszország általi inváziójában újabb fegyvertípus tűnt fel: a 3D nyomtatott bombák.

A háború felgyorsította a technológia ukrajnai elterjedését. Érszorítót, művégtagokat, védőfelszereléseket, drónokat, sőt, iskolát is printeltek már. A nyomatok zöme kritikus jelentőségű az ellátási lánc nehézsége miatt keletkező hiányok pótlásában.

Legújabbak a bombák, nyomtatásukat szintén a szükséglet indokolja. A fronton korlátozottak a fegyverkészletek, a robbanóanyagok viszont elterjedtebbek. A kivitelező amatőr fegyverkészítő közösségek nemcsak Ukrajnában, hanem a határos Lengyelországban, illetve Lettországban aktívak.

Ezek az általában 800 grammos bombák hatékonyabbak és olcsóbbak is, mint a kb. 300 grammos gránátok. Egy-egy darab előállítási költséget nem éri el a négy dollárt.

Tömegesen gyártják és „cukorbombának” nevezik őket, egy ukrán csoport például heti ezer műanyagtokot készít robbanóanyaghoz. A gyártás méretezhető, és szükség is van rá, mert kb. napi 1500 kellene.

A lengyel Print Army az elmúlt négy hónapban harmincezer ilyen bombát gyártott, míg egy lett csoport 65 ezer bombatokot szállított le. Az ukrán vámosok szemet hunynak a szállítmányok felett.

A tragikus valóság, a háborús helyzet miatt – a koronavírus világjárványhoz hasonlóan – újabb, speciális maker-csoportok alakultak. Következő lépés a printelt bombák szabványosítása, a profibb minőség lehet. Jelenleg mintegy kétszáz modell és harminc méret van forgalomban. Ha a különböző műhelyek eltérő nyomatai miatti ellátási lánc problémákat sikerül kezelni, az iparág hatékonyabb és professzionálisabb lehet a háborúban.           

Az Egyesült Államokban harminchárom másodpercenként hal meg valaki szív- és érrendszeri problémák miatt, 2021-ben minden ötödik halálozást ezek a betegségek okozták. Kezelésük világviszonylatban is az egyik legsürgetőbb feladat, és a 3D bionyomtatás fontos szerepet játszhat benne.

Harvardi kutatók nemrég jelentették be, hogy speciális biotintával az emberi szív dobogását utánzó, működő szívkamrát képesek printelni.

Nem ez az első eset, amikor szerveket próbálnak létrehozni a technológiával. Komoly igény lenne rájuk, mert hivatalos amerikai adatok alapján, 2022-ben valamivel több mint 42 ezer szervátültetést végeztek az országban, viszont napi átlagban tizenheten haltak meg transzplantációra várva.

A bionyomtatás, valódi sejtekkel történő élő szervek printelése képes lehet megoldani a problémát, de legalábbis a lehetőségek egyike. A kivitelezhetőséget, a működőképességet viszont nehéz megállapítani. Dobogó szövetek létrehozásával azonban egy lépéssel közelebb kerülünk teljes szervek printeléséhez.

Szervszerkezetek és funkciók utánzatát gyógyszerek biztonságának tesztelése, illetve klinikai esetek előrejelzése miatt nyomtatnak. A szálakkal megerősített, speciális biotinta átfolyik a gép fúvókáján, és mihelyst kész a nyomat, megőrzi 3D formáját. E tulajdonsága miatt, a tinta szívkamra-szerű és más komplex 3D alakzatok további segédanyagok, mini állványok használata nélküli printelésére alkalmas.

A harvardi kutatók zselatinszálakkal feltöltött új hidrogél-tintát, szállal feltöltött gélt (fiber-infused gel, FIB) fejlesztettek. Ezzel a tintával printelték a valódi emberi szívverést utánzó szívkamrát. A nyomtatás irányát is tudták szabályozni, hogy az a szívizmok elrendeződését, igazodását szabályozza.

Az elektromos stimuláció a szálak elrendeződésével összhangban, összehúzódások koordinált hullámát, lényegében pumpálás-szerű folyamatot indított el. Ez a szívkamra ugyan nagyon leegyszerűsített és miniatürizált, a kutatók viszont vastagabb izmokkal, élethűbb szívszöveteken dolgoznak jelenleg. Mindenesetre, már a mostani változat is 5-210-szer nagyobb folyadékmennyiség pumpálására alkalmas, mint az eddigi nyomtatott szívek.

A kutatók munkája szívbillentyűk, kétkamrás miniatűr szívek és mások építése előtt nyitja meg az utat.