FREEDEE BLOG

Az Egészségügyi Világszervezet, a WHO adatai alapján 2020-ban világszerte tízmillióan haltak meg rákban, azaz minden hatodik haláleset oka a rák volt. A betegség gyógyításával kapcsolatos kutatások hosszú ideje folyamatosan és gőzerővel folynak, de részeredmények ellenére, rengeteg új felfedezés kell még a sikerhez.

E kutatások egyikeként, dél-koreai tudósok a rákot, nevezetesen a szilárd daganatokat állításuk szerint kezelő módszert, új 3D bionyomtatás technológiát mutattak be.

Az ér- és kötőszövetekből álló rosszindulatú, szilárd szövetek nagyon nehezen gyógyíthatók, és az immunterápiára ez különösen érvényes. A kezelésnél az immunrendszert erősítő anyagokat, főként természetes ölősejteket (natural killer cells, NK sejtek) használnak. Ezek a fehérvérsejtek elpusztítják az emberi testre káros sejteket.

Az immunterápiát általában a rák előrehaladott állapotában lévő betegeknek ajánlják, és egyes daganatfajtákkal szemben nagyon hatékony. Az eljárás során az NK sejteket intravénás injekcióval juttatják a szervezetbe.

A dél-koreai kutatók újítása, hogy az NK sejtek nyomtatott hidrogél kapszulákban vannak, és így nem vesznek kárba, nagy többségük képes beépülni a daganat sejtjeibe. A beépülés a nátrium-alginátból és zselatinból készült hidrogélben idővel kialakuló pórusokkal érhető el, azok teszik lehetővé az NK sejtek kibocsátását.

A hidrogélbe fecskendezett, nyomtatott, majd tenyésztett NK sejtek életképessége és tevékenysége is jobb, mint a korábbi injekciós módszer esetében.

A dél-koreai kutatás eddig mindenképpen ígéretes. Mivel a hidrogél előnyös környezetet teremt az NK sejteknek, e sejtek 3D bionyomtatása elvileg működő terápia, és a rák eredményesebb gyógymódjai felé vezet.

A fotopolimerizáció technikája látható vagy ultraibolya (UV) fénnyel indít el polimerizációs folyamatokat, monomerek óriásmolekulájú anyagokká, polimerekké kapcsolódását lineáris vagy térhálós polimer-szerkezetek létrehozásához.

A 3D nyomtatásban fényforrással dolgoznak, keményítenek meg fotopolimereket. A kádas fotopolimerizáció legismertebb technikái a sztereolitográfia (SLA; az első, 1986-ban szabadalmaztatott 3DP-technológia), a digitális fényfeldolgozás (DLC) és a folyadékkristályos kijelzővel (LCD) működő eljárás.

Maga a fotopolimer vagy fényaktivált gyanta tulajdonságait fény hatására az elektromágneses spektrum látható vagy ultraibolya tartományában megváltoztató polimer. A változások gyakran szerkezetiek is, például térhálósodás miatt az anyag megkeményedik.

A fotopolimerekkel foglalkozó szektor hamisítatlan multidiszciplináris terület: kémia, anyagtudomány, fénytan, hardver és szoftver szintézise. A mérési szabványosítás hiánya hátráltatja a fejlődést, akadályozza a hardver- és anyagszintű pontos összehasonlításokat.

Szintén fontos, hogy egy olyan folyamatosan megújuló területen, mint a 3D nyomtatás, képesek legyünk megkülönböztetni a tényleg innovatív technikákat a meglévő megoldásokat inkrementálisan javító módszerektől. Nagy viszkozitású gyantanyomtatók fejlesztése és alkalmazásaik az előbbihez, a valódi innovációk közé tartoznak.

A fotopolimerizáció során használt anyagokat egészen a közelmúltig gyengébbnek és törékenynek tartották. Olyan innovatív vállalatok, mint például az amerikai Carbon radikálisan megváltoztatták ezt a felfogást, bemutatták a kettős keményedésű fotopolimerekben rejlő lehetőségeket, a fotopolimerizációt pedig az egyik leghatékonyabb gyártótechnológiává alakították át.

Nagyobb viszkozitású fotopolimerek használatát biztosító új hardverekkel az anyagok, az alkalmazások és a piaci növekedés következő hulláma várható. A korábban lesajnált, alulteljesítő anyagok – különösen költséghatékonyságban és sokoldalúságban – kezdik felülmúlni a többi technikát. Ezért ambiciózusabb alkalmazásokban is egyre inkább használják őket.

A technológiák, például a 3D szkennelés és a LiDAR gyors fejlődésével, egyre tökéletesebbé válnak. Míg évekkel ezelőtt ezek a technikák alig voltak képesek objektumok formájának detektálására, részletekről nem is beszélve, addig ma már tökéletesen „újraalkotnak” tárgyakat, személyeket. Az embert is azonosítják, lokalizálják.

A 3D nyomtatás rengeteget profitálhat belőlük, különösen a 3D szkennelésből. Nagyon pontosan visszaadható velük a valóság, és nemcsak nagy vonalakban, hanem a legapróbb részletek is.

Ezeket a technikákat azonban az önmagában nem elítélendő tevékenység adatgyűjtésre, vagy a már igencsak megkérdőjelezhető megfigyelésre szintén alkalmazhatják.

A pittsburghi világhírű Carnegie Mellon Egyetem (CMU) kutatói tanulmányban mutatták be, hogyan használhatók gépi tanulással összekombinált vezeték nélküli wifi routerek szobában tartózkodó személyek elhelyezkedésének, testtartásának és mozdulatainak feltérképezésére.

A kutatók valós, különösen a személyiségi jogokat (privacy) érintő veszélyeket, a technológiával való visszaélés lehetőségeit vizsgálták. Főként arra törekedtek, hogy a wifi segítségével térképezzék fel az illetők testtartásait. A kép összes emberi pixelét például wifi antennák, a film- és a játékiparban gyakran használt mozgásrögzítő (motion capture, mocap) technika segítségével az emberi test felületére igyekeztek leképezni.

A megvalósításhoz a wifi jelek fázisát és amplitúdóját az emberi test huszonnégy részére leképező mély neurális hálót fejlesztettek. A csak wifi jelekkel dolgozó, más inputot nem használó modell sikeres, szimpla becslésnél sokkal jobb munkát végzett.

Aggodalomra nincs még ok, ráadásul egy ilyen technika jó célokra is alkalmazható, például a jelek alapján 3D szken, a szkenből pedig nyomat is készíthető. Másik oldalról, a technológia fejlődésével magánszféránkat jobban védő algoritmusok is fejleszthető, szükség is lesz rájuk..

Tőlünk függ, mire használjuk a lehetőségeinket.

Az erdőtüzek által pusztított észak-kaliforniai Reddingben elkészült a szövetségi állam első nyomtatott lakóépülete. Az épületnyomtatás gyors fejlődésével, és immáron tíz esztendős történetével meglepőnek tűnhet, hogy a technológiailag közismerten fejlett Kaliforniában csak most került erre sor. Az ok prózai: a földrengés- és más természeti veszélyek miatt az USA-nak ebben az államában a legszigorúbbak az építési szabályok.

A 110 négyzetméteres, betonból nyomtatott épület ezért is komoly vívmány. Az ünnepélyes átadást múlt héten tartották, és az érintettek bizakodnak, hogy hamarosan újabbak következnek.

A kivitelezést a Redding-székhelyű Emergent végezte. A vállalat a tűzbiztos, környezetbarát lakó- és üzleti épületek úttörőjének számít. Az építési folyamatokat optimalizálva, jobb munkafeltételeket biztosítanak, tevékenységükkel világszerte igyekeznek támogatni a közösségépítést.

A nyomtatáshoz nem meglepő módon, a világ sok printelt épületéhez hasonlóan, COBOD-gépet használtak. Az együttműködéssel a dániai székhelyű vállalat vezetősége is elégedett. Kiemelték, hogy a szigorú helyi törvényeknek való megfelelés külön büszkeség számukra.

Az Emergent tartósabb, természeti károknak jobban ellenálló és a környezetbe harmonikusan illeszkedő épületekben gondolkozik. Vezetői elmondták, hogy nemcsak az építési módszereket, hanem azt is meg szeretnék változtatni, ahogy élünk és dolgozunk. Technológiailag nagyon jól képzett, az iparágat átalakító építési szakemberek új generációját képviselik.

A tervet Benjamin Albertson építész készítette. Az otthonukat a pusztító erdőtüzek miatt elveszített személyekre gondolva találta ki a környező erdőhöz organikusan kapcsolódó épületet. A COBOD technológiája hullámzó, szerves falformákat tett lehetővé, a talajtól a plafonig nyúló ablakok pedig növelik a fákkal és a környezettel való összekapcsoltság élményét.

2023 első negyedévében felemásak voltak az eredmények a 3D nyomtatásban – derül ki a CONTEXT piackutató cég legújabb elemzéséből. A verseny éleződik a 3DP erősödő globális piacán, miközben potenciális dollármilliárdos összeolvadásokról (Stratasys, 3D Systems stb.) cikkez a világsajtó. A bevételek növekedése a csúcskategóriás rendszerek iránti keresletnövekedéssel és az inflációval magyarázható, egységek eladása viszont csökkent.

A globális szállításokat illetően, az elemzők ellentétes tendenciákat figyeltek meg: 2022 azonos periódusával összehasonlítva, ipari gépekből 15, professzionálisakból 30 százalékkal kevesebbet értékesítettek, középkategóriás, személyi és csomag-hobbi printerekből viszont 18, 34 és 29 százalékkal többet adtak el.

Az ellentétes trendek dacára, nőtt az összesített bevétel, 2023 első negyedévében 15 százalékkal nagyobb volt, mint 2022 első három hónapjában.

Az ipari nyomtatók statisztikáit elsősorban a polimeralapú rendszerek kisebb eladásai húzzák le. Az ennek ellenére 11 százalékos bevételnövekedés a fémnyomtatók iránti nagyobb keresletnek tudható be. A legszignifikánsabb visszaesést a kádas fotopolimerizációs gépeknél figyelték meg, Észak-Amerikában például a fogyasztók infláció okozta prioritásváltozásai miatt csökkent a fogászati gépek iránti érdeklődés. A kádas fotopolimerizációs printerek Kínában is rosszul teljesítettek.

Ezzel szemben a fémnyomtatók értékesítéséből származó bevétel 25 százalékkal nőtt, pedig 8 százalékkal kevesebb egységet adtak el. A szállítások többségét a porágy-fúziós nyomtatók tették ki. Ezeknek a nagyobb és termelékenyebb rendszereknek az eladásából 34 százalékkal több pénz jött össze.

A polimeres gépek által uralt középkategóriában tapasztalt 18 százalékos emelkedés sikeres új termékekkel, a hazai termékek iránti, különösen megfigyelt nagyobb érdeklődéssel magyarázható. A Formlabs kiemelten jól teljesített (termékeiket a FreeDee értékesíti Magyarországon).

Professzionális gépekből 30 százalékkal kevesebbet szállítottak ki, a bevétel viszont csak 15 százalékkal esett. A szállításban és a bevételben is a FreeDee-partner UltiMaker az első.

A személyes és a csomag-hobbi kategória remek mutatóit az erősödő beszállítói lánc magyarázza.

A növekedéssel kapcsolatos elvárások pozitívok. A prototípuskészítés, a tömeges személyre szabhatóság és bonyolult darabok kisszériás gyártása a legfőbb hajtóerők, de a következő években egyre jelentősebb lesz a tömegtermelés is.

Az amerikai hadsereg évek óta foglalkozik a 3D nyomtatással, egyre több projektben alkalmazzák a technológiát. Használták már tengeralattjáró készítéséhez, hajón nyomtattak fogakat haditengerészeknek stb.

Legutóbb az Additív Gyártás Kutatási és Oktatási Konzorcium (CAMRE) és a hadsereg más innovációs egységei a Tengerészgyalogság egyik repülőgépén printeltek – ez volt az első alkalom, hogy légi járművön, repülés közben használták a technológiát.

A kaliforniai Tengerészeti Posztgraduális Iskolán (NPS) szintén évek óta folyamatosan próbálják átlépni a 3D nyomtatás katonai alkalmazásainak határát. Az amerikai hadi apparátusban eleve náluk kísérleteztek először az additív gyártással, a tengerészet és a haditengerészet számára ők fejlesztették az első alkalmazásokat, tehát így az sem meglepő, hogy a legfrissebb újítások is az iskola nevéhez fűződnek. A repülőn történt nyomtatást is ők kezdeményezték, amellyel azt akarták újfent bizonyítani, hogy a 3D nyomtatás milyen szinten segíthet az USA hadserege által használt technológiák megújításában, forradalmasításában.

Egyértelmű, hogy az amerikai hadsereg miért szimpatizál a 3D nyomtatással. A technika rugalmassága és gyorsasága hozzájárul az egységek harckészségének növeléséhez, ami olyan esetekben a legfontosabb, ha nagyon hamar kell reagálni. Például robotrajok és orvosi eszközök esetében különösen fontos a gyorsaság.

A repülőn is egészségügyi céllal printeltek – gipszet, amelyhez egy tengerészgyalogos karjáról készült 3D szkeneket használtak. A szkenekből generatív tervezőszoftverrel lett tervrajz, majd jöhetett a print. A repülőgép közben többféle repülési módot tesztelt.

A printer neve Advanced Manufacturing Operational System (AMOS), a Tengerészeti Információs Hadviselés Központ (NIWC) mérnöke, Spencer Koroloy fejlesztette San Diegóban. A gép minden olyan tulajdonsággal rendelkezik, amelyre „menet közben”, hadi tevékenységek helyszínén szükség lehet.

A CAMRE vezetősége a repülés közbeni nyomtatás kapcsán elmondta, hogy még csak a felszínt kapirgálják, de ha egy repülőgép fedélzetén több tucat printert modulárisan telepítenek, olyan mennyiségű nyomat készülhet mobil gyártással, amit még soha nem láttunk.

Gyártócégeknek egyre gyakrabban kell megküzdeniük az ellátási lánc kihívásaival, egyre többen alkalmaznak fenntartható termelési megközelítéseket, például újrahasznosított anyagokat, csökkentett energiafogyasztást stb.

Az ipari additív gyártás egyik meghatározó képviselője, az Essentium független felmérést készíttetett, amelyből kiderül a 3D nyomtatótechnológia pozitív hatása a széndioxid-kibocsátásra, annak csökkenésére. A megkérdezett gyártók 94 százaléka aktívan dolgozik a környezeti lábnyom mérséklésen, 53 százalékuk pedig elmondta, hogy alaposan átgondolt stratégia tervük van a fenntartható ipari tevékenységre.

A széndioxid-kibocsátással kapcsolatos terveket alkalmazó gyártók 86 százaléka kiemelte a 3D nyomtatás pozitív hatását. Több előnyét sorolták fel: kevesebb a hulladék (40 százalékuk szerint ez a legfontosabb), lerövidíti az ellátási láncokat (36 százalék), megakadályozza vagy minimalizálja a túltermelést (33 százalék), az alkatrész-szállítással kisebb a környezetszennyezés (31 százalék), összességében csökken a széndioxid-kibocsátás (30 százalék), leegyszerűsíti a logisztikai követelményeket (28 százalék), optimalizálja a tárolás környezeti hatásait (27 százalék).

Szinte az összes megkérdezett (98 százalék) szerint a 3DP környezetbarát kezdeményezéseik központi eleme. Kiemelték a technológia jelentőségét a zöldebb jövő megvalósulásában.

Az Essentium elégedett a kutatási eredményekkel. Ügyfeleikkel és partnereikkel a gyártóipar megváltoztatásán, a hulladékmennyiséget és az energiafogyasztást csökkentő termelési módszereken, a szállítás közbeni károsanyag-kibocsátás megszüntetésén dolgoznak – hangsúlyozza a cégvezetőség.

A 3D nyomtatás valóban segíthet az elképzelések megvalósításában. Sokkal nagyobb, aktívabb szerepe lesz a fenntartható fejlődésben, mint a hozzá képest nagyságendekkel több szennyezést okozó hagyományos gyártótechnológiáknak.

Edzőcipőktől kamerákig, egyre több fogyasztói terméket állítanak elő részben vagy teljesen 3D nyomtatással. A technológia több szempontból előnyösebb a hagyományos módszereknél: olcsóbb lehet, személyre szabott egyedi darabok készíthetők vele, kisebb a környezeti lábnyom.

Az Apple-ügyekben megbízható forrásnak tekinthető Ming-Chi Kuo, az Ázsia-Csendes-óceáni térségben fontos szerepet játszó TF International Securities pénzügyiszolgáltató-csoport elemzője szerint (akiről köztudott, hogy hiteles belső források szivárogtatnak neki Apple-infókat) az óriásvállalat a következő okosóra, a még 2023-ban bemutatásra kerülő Apple Watch Ultra mechanikus alkatrészeit titánnyomtatással készítteti. Az Apple két kínai 3DP-vállalat, a Farsoon és a BLT megoldásait fogja használni.

A cég nem először alkalmazza a technológiát, például az elektronikus cuccok additív gyártására kitalált aeroszol-sugaras eljárást alkalmazó Optomeccel dolgoztak már együtt, és a 3D nyomtatással prototípusokat is készítettek a múltban. Viszont ha Kuo információi igaznak bizonyulnak, akkor ez lesz az első olyan eset, hogy egy kereskedelmi termék nagy részét nyomtatják.

A két kínai vállalat lézeres porágy-fúziót használ, ezzel a technikával működő, fémekkel, mint a titán, kompatibilis printereket gyárt. Ipari alkalmazásokra összpontosítanak, a légjármű-ipartól az egészségügyig, fogyasztói termékekig, sok szektorban vannak ügyfeleik. Logikus lenne, ha egy Apple-végtermék kivitelezésében is részt vennének.

Az Apple-nek komoly előnyökkel járhat a 3D nyomtatás. A fémalapú additív gyártással csökkennek a termelési költségek, gyorsabb a munka, erősödik az ellátási lánc.

Másrészt, az Apple Watch Ultra kapcsán a méret és a tömeg gyakran felmerülő probléma. 3D nyomtatással ezek kezelhetők, és komplexebb geometriák is dolgozhatók ki. Mindez nem jelenti azt, hogy az óra egészét printelni fogják, mert CNC-re változatlanul szükség lesz. Kuo szerint az Apple tesztelni is akarja, hogy mennyire válik be a 3DP.

Ha sikerrel járnak, akkor a jövőben több Apple-termék készülhet 3D nyomtatással.

Az építőipar köztudottan komoly fenntarthatósági gondokkal küszködik, hosszú évek óta tetemesen hozzájárul a környezetszennyezéshez, és szintén hosszú évek óta keresi a zöld megoldásokat. A 3D nyomtatás sokat segít, mert a hagyományos technikáknál jóval környezetbarátabb: hatékonyabban kezeli az anyagokat, munka közben nagyságrendekkel kevesebb hulladék termelődik.

Az automatizált épületnyomtatás-specialista amerikai Hive3D és a fenntartható cement-alternatívákat kidolgozó Eco Materials és Green Cement közös újítása, egy szén-semleges cementpótló geopolimer komoly segítség lehet a szektornak: a betonprintelésben használt habarcsot felváltó anyag 93 százalékkal csökkentheti az építkezés közbeni széndioxid-kibocsátást.

A geopolimer használatakor kevesebb energiára van szükség, kevesebb károsanyag termelődik. Maguk a geopolimerek kiváló mechanikai tulajdonságokkal rendelkező, tűz- és hőálló, csak kismértékben zsugorodó, formába önthető, szobahőmérsékleten megkötő és főként csekély mennyiségű üvegházhatású gázokat kibocsátó, új típusú, szervetlen polimer szerkezetű, amorf anyagok.

Előállításukhoz ipari szemét is felhasználható, amellyel csökken a természeti erőforrások iránti kereslet, ráadásul környezetbarát lehetőség a hulladéklerakás helyettesítésére is.

A hagyományos cementtel összehasonlítva, más tulajdonságokban szintén az új anyag felé billen a mérleg: erősebb és tartósabb, és mivel jobban tapad, rugalmasabb szerkezetek építhetők belőle. Építőipari cégek eddig főként a magas ár miatt nem próbálkoztak vele – sokkal drágább a hagyományos cementnél.

A Hive3D erre is talált megoldást: a geopolimer cementpótlót a helyszínen, helyi adalékanyagokkal keverik össze, amellyel a harmadára csökken a nyomtatáshoz használt habarcs ára.

A fenntarthatóság, az erősebb anyag és a jóval alacsonyabb költségek együtt komoly változásokat hozhatnak: több építőipari vállalat dönthet a 3D nyomtatás mellett.              

A francia Proadways Csoport az európai 3D nyomtatás egyik legmarkánsabb képviselője, az ipari és professzionális gépek specialistája. A 3DP értéklánc valamennyi szegmensében (szoftver, printerek, anyagok, nyomtatás, szolgáltatások) érintettek, aktív szereplők.

A csoport eddigi tevékenységével jelentős mértékben hozzájárult a 3D nyomtatás iparrá válásához, a technológia több ipari szektorban tapasztalható térnyeréséhez. Legutóbb két meg nem nevezett ipari partner rendelt tőlük gépeket.

Az egyik az optikaipar (mikroszkópok, szemüvegek stb.) vezető vállalatai közé tartozik, és az új MovingLight printert vásárolta meg. A Proadways-szel közösen dolgoznak a kutatásfejlesztésen, hogy megalapozzanak egy későbbi tömegtermelésre szánt alkalmazást.

A másik a globális gumiabroncs-ipar élenjárói közé tartozik. A szelektív lézeres porszinterezésen (SLS) alapuló P1000X nyomtatóval gyártólaboratóriumukban terveznek dolgozni.

A két vásárlás jól szemlélteti a 3D nyomtatás terjedését a nagymennyiségű terméket előállító, tömeges gyártásra berendezkedett iparágakban. Printerrel javul a versenyképességük, és az eladások újabb bizonyítékai, hogy a technológia egy ideje túllépett a prototípuskészítésen, a termelési folyamat összes szakaszában, a tervezéstől a végtermékig, fontos tényező.

A Proadways Csoport ezeket a megfontolásokat szem előtt tartva, kisméretű újgenerációs 3D nyomtatókat is fejlesztett. A Muse gépet júniusban mutatták be, speciális (Drop on Demand, DOD) technológiával működik, kifejezetten ékszeripari felhasználásra alakították ki. Csúcsteljesítményű viasz nyomtatóanyagot is dolgoztak ki hozzá.

A 25 mikrométeres felbontás tökéletesen megfelel a luxusiparág elvárásainak, ahol szinte minden egyes ügyfélnek személyre szabott terméket kell előállítani. A gép ára nyomtatóanyagok és karbantartás nélkül tizenötezer dollár, a tervek szerint 2024-ig többszáz egységet gyártanak belőle.