FREEDEE BLOG

A nagyméretű additív gyártás (LFAM) az ipari 3D nyomtatás egyik gyorsan fejlődő kulcsterülete. A német Kraussmaffei tavaly vezette be erre a célra fejlesztett, hamar beállítható, nagyteljesítményű és gyors powerPrint rendszerét. Az amerikai 3D Systems és a japán terméktervező SWANY együtt promótálja a nagyformátumú labdacs-extrudáló 3D nyomtatást. Nagano prefektúrában októberben nyitják meg a SWANY bemutatóközpontját, ahol az amerikai cég EXT 1070 Titan Pellet gépével fogják szemléltetni a technológiában rejlő óriási potenciált.

Az LFAM módszert használva, a kereskedelmi 3D nyomtatótechnika nagyméretű polimertárgyak készítésében jeleskedik. Nagyon fontos szektorok, mint például a légjármű- és a járműipar, az energetika és a hajózás területén komoly előnyt jelenthet az LFAM alkalmazása.

Az Egyesült Államok, Németország és Kína készek a technológia használatára, használják is, az Egyesült Királyságban viszont egyelőre kevésbé, az ország a globális additív gyártás mindössze öt százalékát adja. A kormány 2025-ig el szeretné érni a nyolc százalékot.

A lemaradás egyik oka a nagyméretű ipari nyomtatók az ország versenyképességét hátráltató hiánya. Egy, fontos ipari cégekből (Evo3D, Rolls-Royce, Filamentive, AI Build, Baker Hughes) nemrég összeállt globális konzorcium célja az állapot megváltoztatása. Az Innovate UK által támogatott Evo One projektjükben a Skót Nemzeti Gyártóintézet (NMIS), a Strathclyde Egyetem és mások is részt vesznek.

A projekt rendeltetése az Egyesült Királyság gyártókapacitását növelő, magas szintű értéket termelő, csúcstechnológiás, az ipar 4.0 világát jelentő LFAM-rendszer fejlesztése. A gépet az ország piaci viszonyait figyelembe véve dolgozzák ki. A megbízhatóságot hatvan, a termelékenységet ötven százalékkal növelni, míg a tréning és karbantartási összegeket harminc, az anyagveszteségeket nyolcvan százalékkal csökkenteni igyekeznek vele.

A projekt résztvevői változatos területek (anyagtudomány, tervezés, 3D nyomtatási folyamatok) specialistái, így a rendszert jól átlátják, szakavatottan vesznek majd részt érvényesítési, hitelesítési folyamatokban, teszteken, csúcsminőségű anyagok kiválasztásában, alkalmazásában.

A 2010-ben alapított, pekingi székhelyű Xiaomi a földkerekség egyik legnagyobb fogyasztói elektronika-, szoftver-, háti berendezés-, okostelefon-gyártója (utóbbiban második a világon). Legújabb gépével tovább bővítette eddig is szerteágazó termék-portfolióját, ugyanis a mamutvállalat megtette első lépését az additív gyártás világában.

A bevezető termék egy 3D nyomtató, Mijia a neve, ára a 216 eurónak megfelelő 1699 jüan. Fontos döntés volt, mert egy nagyon gyorsan fejlődő és változó technológiával próbálkoznak. A desktop printer műgyantával működik, a tervezők ügyeltek az egyszerűségre és a kényelemre, kezdők és szakértők egyaránt használhatják.

A lépéssel a Xiaomi bizonyítja nyitottságát, hogy nem ijed meg túllépni saját korlátjain. A mesterséges intelligencia adta lehetőségeket kihasználva, a printer intuitívan állítja be, ha kell, módosítja paramétereit, és így a felhasználónak nem kell manuálisan bütykölnie rajta. Ez a funkció ideális választás volt, mert így a 3D nyomtatásban kevés ismerettel rendelkezők is kockázatmentesen használhatják a gépet.

Mijia úgy néz ki, mint a multinacionális legtöbb terméke, esztétikailag is passzol a portfolióba. A design sima, egyszerű, minimalista, két szín, a narancssárga és a fehér árnyalatait kombinálja. A nyomtatás hatékony és precíz, a nyomatok minősége a leírások alapján kiváló, a műgyanta pedig sokoldalú felhasználást garantál.

A gép több felhasználóbarát jeggyel, funkcióval rendelkezik. A start és a szünet gomb a nyomtatás zökkenőmentes folytatását garantálja, a printerhez járó szabadalmaztatott 3D modellek pedig lehetővé teszik, hogy a felhasználó, a kábel konnektorba dugása után, azonnal elkezdjen dolgozni.

Mijia egyelőre csak Kínában szerezhető be, és nem lehet tudni, hogy mikortól lehet majd az ország határain kívül is megvásárolni. Nincsenek még infók róla, az árfekvés, a design és a könnyen kezelhetőség viszont a – borítékolható – siker garanciái lehetnek.

A Xiaomi lépése a desktop 3D nyomtatás fontos kínai szerepét is jelenti. Az ország eddig is komoly lépéseket tett az árak csökkentésével, a technológia demokratizálásával, a nagyvállalat belépése viszont más helyi multinacionálisokat is az additív gyártással való próbálkozásra ösztönözhet.

Az összetett folyamatokat leegyszerűsítő új printerrel – és a feltételezhető követőkkel – Kína pozíciói jelentősen erősödhetnek a szektorban.

Az izraeli Steakholder Foods nemzetközi élelmiszer-technológiai vállalat a laboratóriumban tenyésztett húsból, pontosabban húshelyettesítő alapanyagokból készült kaják élharcosa. Rengeteget tesznek a fenntartható fejlődésért, az állatokért és hogy a környezetszennyezésben, a klímaváltozásban komoly negatív szerepet játszó nagyüzemi állattartás háttérbe szoruljon, és egy szép napon egyszer, s mindenkorra eltűnjön.

A napokban stratégiai együttműködési tervezetet készítettek, azaz partnerségre léptek a Perzsa-öböl melletti országokat (Bahrein, Egyesült Arab Emírségek, Katar, Kuvait, Omán, Szaúd-Arábia) képviselő, akkreditált GCC-vel (Gulf Cooperation Council), egy kvázi kormányzati szervvel.

Az együttműködés célja az élelmiszerbiztonság növelése, megvalósításához a Steakholder Foods úttörő 3D nyomtatótechnológiáját fogják használni. Első lépésben pilotüzemet építenek, a tervek szerint ott nyomtatják hibrid-haltermékeket. Utána a maga nemében egyedülálló nagyüzemet alapítanak a régióban.

A megállapodás alapján a Steakholder Foods jelentős kezdeti előleget kap a nyomtatótechnológiákhoz, majd mérföldkőnek számító tervet dolgoznak ki az értékesítéshez és az ipari léptékű termeléshez.

Arik Kaufman, az izraeli cég vezérigazgatója érthető módon elégedett. Oly sok év fejlesztés után végre megkötötték az első stratégiai együttműködést, és egyben ők az első olyan vállalat a tenyésztett hús piacán, amely komoly anyagi bevételhez jut. Ez pedig óriási előrelépés.

A vezérigazgató kiemelte, hogy úgy érzi: a megfelelő partnert választották ki, a felek elkötelezettek, az élelmiszerbiztonság fejlődésével pozitív hatással lesznek a világra.

A tervezet az élelmiszernyomtató technológia skálázására is kitér, amiz az Öböl-országokban valósítanak meg. A Steakholder Foods kiforrott, főzésre kész megoldásaival, technológiai szakértelmével, egyedi biotintáival, a technika gyártásra méretezésével, a különleges hús-, hal- és növényi ételekkel az együttműködés valóban gyümölcsözőnek ígérkezik.

Az együttműködésnek köszönhetően átléphetik a hagyományos hús-, és haltermékek korlátjait. Ételeik az „eredetiek” ízét, textúráját és megjelenését utánozzák, gazdag a tápértékük és fenntarthatók.

A 3D bionyomtatás-specialista izraeli CollPlant különleges biotintát (Collink.3D 90) mutatott be tavaly. A kemény és puhaszövetekre fejlesztett anyag emberi kollagénen (rhCollagen) alapul, remek mechanikai tulajdonságokkal rendelkezik. A sejtvándorlás felgyorsításához jobb, mint a sejttenyésztéshez használt hidrogélek. Ígéretes megoldás a regeneratív medicina számára.

A finn Brinter biotintákat tesztel 3D nyomtatáshoz. Először speciális módszert dolgoztak ki a fejlesztésükhöz, majd a korábban „nyomtathatatlan” élelmiszeripari adalékanyag gellángumin alapuló tintával printeltek szerkezeteket. A technika más biotintákra is alkalmazható.

Egy Berlin-székhelyű új nemzetközi projekt, a Human Bio-inks for 3D Printing (HU3DINKS) szakemberei emberiszövet-alapú biotintákat fejlesztenek. A konzorcium tagjai emberi méhlepényből származó anyagokkal, biotintákkal, orvosi selymekkel, nagyfelbontású 3D bionyomtatás-technológiákkal foglalkoznak.

Általános vélemény, hogy a technológiával egyre jobb eredményeket érnek el, komoly lépéseket tett előre, viszont hiányoznak a jól teljesítő biológiai anyagok. Az emberi sejtkörnyezetet utánzó projekt ezért hozhat paradigmaváltást.

A mostani 3D bionyomtatás állati forrásokból származó anyagokon nyugszik. Az állatmentes alternatívákkal csökkennek, remélhetőleg idővel meg is szűnnek majd az állattesztek, és jobban hasonlítanak emberi szövetekhez. Szintetikus polimerekkel sokszor próbálkoztak már, de in vivo esetekhez nem elég komplexek.

A HU3DINKS emberi szövet alapján próbál kiváló teljesítményű biotintákat fejleszteni 3D bionyomtatáshoz, az extrudálást és a lézeres technikákat is beleértve. Kereskedelmi forgalomban ugyan beszerezhetők emberi szövetekből származó biotinták, csakhogy azok gyengén teljesítenek. A projekt ilyen anyagokat akar átalakítani hatékonyabb nyomtatást garantáló biotintákká.

Nyomtatott emberiszövet-modellek pontosabban megjelenítik a természetes 3D szöveteket, mint a hagyományos 2D sejttenyészet-technikák. Gyógyszerek és kozmetikumok jobban tesztelhetők velük, és állatokra sincs szükség hozzájuk.

A fejlesztéshez nagyfelbontású bionyomtatást, elsősorban kétfotonos polimerizációt (2PP) használnak. Mivel sejtszint alatti felbontás érhető el vele, komplex mikrosejt-architektúrák is utánozhatók. A 2PP ráadásul egyike azon kevés módszereknek, amellyel mikrofolyadék-chipeken lehet printelni, ez pedig gyógyszer bevizsgálási folyamatokat áramvonalasíthat.                 

A nagyméretű tárgyakra specializálódott additív gyártás (LFAM) gyorsan növekvő, változatos szektorokat érintő piac.

Az olasz Caracol a terület egyik legismertebb és leginnovatívabb szereplője, a Heron AM printer fejlesztője az Olasz Gazdaságfejlesztési Minisztérium Intelligens Irányítórendszer Nagyméretű Robotikus Additív Gyártórendszerekhez projektjének egyik résztvevőjeként, LFAM-gépek nyomtatási folyamata közbeni gyakori problémák, a miattuk keletkező hibák, a vizsgálathoz megfelelő szenzorok azonosításán dolgozik.

A folyamat állandó megfigyelése (monitoring) és vezérlése közben gyűjtött adatok kulcsfontosságúak, segítenek problémákat azonosítani a próba-hiba jellegű teszteken. Az anyagminőséggel, például rostszálakkal megerősített polimerekkel és új matériákkal kapcsolatos hibák, anomáliák kimutatásában komoly szolgálatot jelentenek ezek a tesztek.

A Heron AM-et tíznél több szenzorral szerelték fel. Változatos paramétereket figyeltek: a rendszer és a komponensek áramfogyasztását, a munkakörnyezet hőmérsékletét és nedvességtartalmát, az extrudálás közbeni hőmérsékletet, az extrudáló fejet esetleg érő hatásokat, rezgéseket stb.

Az adatok alapján elkészítették a nyomatok digitális ikreit, amelyekkel egyszerűbb a hibás részek észrevétele. A Caracol gépitanulás-algoritmusokat, azaz mesterséges intelligenciát is fejlesztett a hibák automatikus detektálásához. Ezekben az esetekben a rendszer automatikus figyelmeztetést kap.

Az új a technológiák használata többféleképpen hat a gyártási folyamatokra és az azokat végtő vállalatokra. Az operátorok munkáját, döntéshozatalukat, a minőségbiztosítási és a karbantartási csoport tevékenységét egyaránt megkönnyítik.

Az erőforrások, például az energia használatára vonatkozó előrejelzésekkel hozzájárulnak a takarékosabb anyaghasználathoz, a kevesebb veszteséghez, folyamatok gyorsabb kivitelezéséhez, a fenntarthatóbb gyártáshoz, összességében pedig a költségek jelentős csökkentéséhez.

A fenntarthatóság a 3D épületnyomtatás – és az egész 3D nyomtatás – egyik hívószavává vált. A klímaváltozás árnyékában minden iparág keresi a környezetbarát megoldásokat, és a keresés a legszennyezőbb szektorok egyikére, az építőiparra különösen érvényes.

Az olasz-orosz nemzetközi vállalat, a 2016-ban alapított RENCA a 3D nyomtatásra használható geopolimer anyagok fejlesztésének egyik úttörője. Most mérföldkőhöz értek: semennyi cementet nem tartalmazó nyomtatóhabarcsot használva, az Egyesült Államok meg nem nevezett helyszínén, valahol a délnyugati sivatagos részen elkészült a világ első printelt geopolimer háza.

A szervetlen geopolimer tartós, környezetbarát, a cementalapú anyagokhoz hasonló tulajdonságokkal rendelkezik, de mechanikailag erősebb, és lényegesen kisebb a széndioxid-lábnyoma. A cement-, mész- és gipszmentes matéria kilencven százalékkal fenntarthatóbb, mint a hagyományosan cementalapú opciók.

A vállalat az alapítás óta geopolimer-alapú anyagokkal foglalkozik, különböző alkalmazásokhoz több mint háromszáz terméket fejlesztett, amelyekkel változatos iparágak környezeti problémáira igyekeznek megnyugtató választ adni.

A Strong Print 3D és a Geopolymer International vállalatokkal együttműködve, találtak megoldást a sivatagi környezet kihívásaira, és sikeresen nyomtattak épületet. A geopolimer, mivel ellenáll a tűznek és a korróziónak, sok alkalmazásban hasznosítható.

A geopolimer habarcsok speciális keverési eljárásokat és szakaszos keverőrendszereket igényelnek, a RENCA viszont ezeket a nehézségeket megoldandó, egykomponensű geopolimer habarcsban gondolkozik folyamatos keverő-berendezésekhez.

Az űripar a 3D nyomtatás lehetőségeit kihasználó, azokkal erőteljesen kísérletező iparágak egyike. Nem meglepő módon az Egyesült Államok Nemzeti Repülési és Űrhajózási Ügynöksége, ismertebb nevén a NASA is a kísérletek főszereplői közé tartozik.

A Szuborbitális Technológiai Kísérlet Carrier-9 (SubTEC-9) misszió, a július 25-én az Ügynökség Wallops Repülési Létesítményéből indított kis űrhajón nyomtatott áramkörök űrkörülmények melletti életképességét tesztelték. A szonda 174 kilométer magasságba emelkedett fel, és a rövid repülés közben értékes adatok gyűltek össze.

A teszt sikeresnek bizonyult, és bebizonyította a printelt elektronikus áramkörök létjogosultságát kibővített képességekkel rendelkező kisebb űrhajók fejlesztésében, amellyel az űrkutatás új távlatai nyílhatnak meg.

„A 3D nyomtatást azt teszi egyedivé, hogy ott printelhető érzékelő, ahol szükség van rá. Nagy előnye a helytakarékosság. Háromdimenziós felületekre, az alkatrészek között nyomtathatunk kb. 30 mikronos vagy kisebb dolgokat. Ez a méret az emberi hajszál vastagságának a fele. Más előnyei is vannak, antennák és rádiófrekvenciás alkalmazások számára” – hangsúlyozza a SubTEC-9 kísérlet egyik vezetője, Margaret Samuels villamosmérnök.

A technológiával nemcsak hely spórolható meg, hanem 30 mikron vékony nyomokkal bonyolult áramkörök is kidolgozhatók. A lehetséges alkalmazásokkal javítható az űrhajó tervezése, növelhető a teljesítménye.

A misszióban a Maryland Egyetem Fizikatudományok Laboratóriuma volt a NASA Goddard Űrközpont partnere. Közösen fejlesztettek nedvességet érzékelő nyomtatótintát és áramköröket. A siker újabb innovációk és kísérletek előtt nyitja meg a kapukat. Már vizsgálják hőmérsékletérzékelők űrszonda belsejében történő nyomtatásának lehetőségeit.

Ezek az érzékelők sokat segíthetnek a misszió közbeni felmelegedés és lehűlés hatásainak tanulmányozásában. Különösen akkor lehetnek hasznosak, ha az űrhajó égitestek, például a Nap felé közelít.

A NASA és partnerei antennacsatlakozásoktól printelt röntgenkészülékek használatáig, gőzerővel igyekeznek megismerni és bővíteni a 3D nyomtatás lehetőségeit.

A johannesburgi 3DP specialista Solid Edge Technology és a 2014-ben alapított Sintratec partner-együttműködési szerződést írt alá. A megegyezés értelmében a dél-afrikai cég fogja elsőként forgalmazni a Sintratec rendszereit az országban.

A dél-afrikai 3D nyomtatásról ugyan kevés a hír – a legutóbbi infó az volt, hogy a Johannesburgi Egyetemen idén elkészült az ország első printelt épülete –, az viszont tény, hogy a Solid Edge Technology közel három évtizede aktív a szektorban. A tervezés és a gyártásoptimalizálás a specialitásuk, és ők forgalmazzák a GP Multi Jet Fusion rendszereit is. Portfoliójuk most újabb nagyágyúval bővült.

A Sintratec az első svájci fejlesztő- és gyártócég, amely szelektív lézeres szinterezéssel (SLS) foglalkozik. A poralapú nyomtatási folyamattal komplex és nagyon jó minőségű tárgyak rövid idő alatt készíthetők el.

Mivel a Sintratec rendszerei modulárisak és skálázhatók, dél-afrikai felhasználók nagyobb rugalmassággal szállhatnak be az ipari szintű additív gyártásba. A partnerség komoly lehetőség a svájci vállalatnak, hogy az afrikai kontinensen is növelje eladásait, bővítse szolgáltatóhálózatát, és hozzájáruljon a technológia gyorsabb terjedéséhez a földrészen.

A megállapodással mindkét fél elégedett, a dél-afrikai partner új lehetőséget lát benne az ország additívgyártás-piacának növelésére.

Ezek a technológiák a piaci szakadékok felett átívelő hidak. Jelenleg nincsenek ilyenek, és a Sintratec fontos szerepet játszik a megteremtésükben, plusz tökéletesen kiegészíti a dél-afrikai vállalat mostani kínálatát – magyarázza Trevor Berry, a Solid Edge Technology igazgatója és tulajdonosa.

A 3D épületnyomtatás a világ majdnem minden pontjára, így cseppet sem meglepő módon Ausztráliába is eljutott. A Contour3D a helyi élharcos, speciális tervezésű, negyven százalékban újrahasznosított betont használnak, Countourcrete a neve. A cég alapkoncepciója a fenntartható fejlődés és a megfizethető otthonok.

Az anyag ugyanolyan erős, mint a hagyományos beton, viszont sokkal környezetkímélőbb, ráadásul folyamatosan újítanak rajta, igyekeznek a lehető legzöldebbé tenni. A fejlesztésben az Új Dél-Wales Egyetem is részt vesz, az anyag kidolgozásánál figyelembe vették Délkelet-Ausztrália éghajlatát. Ez a beton masszív és tartós, legalább száz évig, de valószínűleg tovább bírja.

Legújabb projektjük azonban nem otthonokról, hanem egy 148 négyzetméteres, tetszetős nyilvános mellékhelyiségről szól. Az Új Dél-Wales szövetségi államban lévő Dubbo városában építik, önkormányzati tervek alapján kapui augusztusban nyílnak meg.

A cégnek nem ez az első épületnyomtatás-projektje. És még csak Dubboban sem az, mert a településen egy szabadidős parkban – „a világ első nyomtatott szabadidős parkjában” – printeltek már épületeket. Illemhelyet viszont még nem, a kategóriában a Contour3D abszolút úttörőnek számít.

Az épülethez erős betont terveznek használni, munka közben kevesebb anyag vész kárba, és nemcsak a környezeti lábnyom lesz kisebb, hanem az előállítási költségek is alacsonyabbak, mintha hagyományos építőipari technikával dolgoznának.

Az épület egyrészt nagyobb, másrészt 178 ezer ausztrál dollárral olcsóbb is lesz a legutóbb klasszikus eljárással készült nyilvános mellékhelyiségnél.

Az építkezést július tizenötödikén kezdték, elvileg huszonöt óra alatt készülnek el vele. A „zéró hulladék” elvet igyekeznek valóra váltani, arról viszont még nincs infó, hogy hol tartanak jelenleg.

Dubbo önkormányzata bejelentette, hogy ha a nyomtatott mellékhelyiség sikeres lesz, akkor további projektekben igyekeznek együttműködni a Contour3D-vel.

A BASF Kaliforniai Kutatási Szövetsége és a San Diegói Kaliforniai Egyetem egyetlen tömbből álló, puha robotikus eszközöket fejlesztett, beágyazott folyékony áramkörökkel. A kutatók FFF-alapú 3D nyomtatást és a Forward AM Ultrafuse TPU nyomtatószálát használták az egyedi markolókhoz. A puha robotika (soft robotics) egyik nagy előnye, hogy a gépek puhasága miatt biztonságosak, emberek közelében tevékenykedhetnek.

Ezek a szerkezetek azonban a puha robotikán belül is újításnak számítanak, mert a korábbiak másfajta pneumatikus aktuátorokkal működtek, a gyártás pedig kézi formaöntéssel és összeszereléssel történt. 3D nyomtatással lényegesen kevesebb manuális munkára van szükség, ugyanakkor összetettebb, részletekben gazdagabb szerkezetek gyárthatók a technológiával.

Puha robotok printelésének a gépek működésüket nehezítő, akadályozó viszonylagos merevségének kezelése és a potenciális szivárgások megakadályozása a legfőbb kihívások. A tervet a kihívások alapján dolgozták ki: nyomtatás közben folyadékos irányító komponenseket ágyaztak az aktuátorokba.

Aktuátoraik puhábbak lettek, úgy hajlíthatók, hogy teljes kört képezzenek, míg a pneumatikus szelepek képesek szabályozni a magas nyomású légáramlást. Az aktuátorokat és a szelepeket úgy dolgozták ki, hogy az autonóm markolóban ne legyen elektronika.

A nyomtatást egyetlen munkafolyamatban, 16 óra, 19 perc alatt kivitelezték. A végterméken nem kellett utómunkálatokat végezni, nem volt szükség összeszerelésre, későbbi javításra. Ez azért ígéretes, mert a folyamat megismételhető, azaz a jövőben a technológiával nagymennyiségben állíthatók elő hasonló markolók.

A gyártási módszerrel azonban nemcsak markolók, hanem egyéb pneumatikus eszközök is készíthetők beágyazott érzékeléssel, vezérlő áramkörökkel. A szilikonból öntött alkatrészekkel összehasonlítva, ezek a szerkezetek kevésbé merevek.

A markoló azonnal munkába állítható, magától vesz fel, enged el tárgyakat. A technológia azért is vonzó lehet, mert a kaliforniai kutatók által használt géphez hasonló printerekkel a gyártóipar és a mezőgazdaság számára is készíthetők puha markolórobotok.