FREEDEE BLOG

Itt a nyár, utazók és turisták megindulnak a világ négy irányába élményeket gyűjteni, felfedezni. De mi köze ehhez a 3D nyomtatásnak? Első blikkre nem sok, viszont ha belegondolunk a technológia fenntarthatóságába, személyre szabhatóságába, akkor már több.

Az ipari turizmusról köztudott, hogy nem éppen környezetbarát, bár ha túllépünk az ipari jellegen, és ha a 3D nyomtatásra gondolunk, hamar eljutunk a printeléssel előállított könnyebb repülőgép-alkatrészekig, kisebb energiafogyasztásig. A turizmus és a technológia találkozása ennél jóval több, új lehetőségekkel kecsegtet, újfajta élményeket kínál. A 3Dnatives szakportál ezeket gyűjtötte össze.

Az indiai Madhya Pradesh nyomtatott figurákkal, játékokkal indított nosztalgikus hirdetéskampányt, és persze nemcsak gyerekkori emlékeket idéznek fel, hanem a szövetségi állam ismert turisztikai attrakcióira is felhívják a figyelmet velük.

A Nagy Korallzátonyhoz közeli ausztrál Brisbane városától ötszáz kilométerre fekvő Roma település környékén találták a kontinens legrégebbi dinoszaurusz fosszíliáját. A Rhoetosaurus nevű tizenöt méter hosszú, négy méter magas ősállatról 3D nyomtatással és CNC-vel életnagyságú, részletes replikát készítettek.

Múzeumokban is egyre gyakoribbak a 3D technológiák. A Mallorca szigetén fekvő Manacor település történelmi műtárgyairól 360 fokos élményt nyújtó másolatokat printeltek. Az amszterdami Van Gogh Múzeumban elkészítették az intézmény kicsinyített, printelt mását (második kép), míg az „Érezni Van Goghot” projekt vakokkal és gyengén látókkal nyomatok által, azok tapintásával igyekszik megismertetni a művész munkásságát.

Egy gambiai nyomtatott táblás játék helyi legendákat és a kapcsolódó helyszíneket igyekszik megismertetni a turistákkal. A projekt gazdája az ország első és egyetlen 3DP-vállalata.

Az indiai Goa szövetségi állam fővárosában, Panajiban az utazókat bevonzó, 1300 személynek helyet biztosító konferenciaközpontot terveznek printelni. Az éjszakai életéről híres-hírhedt Fülöp-szigeteki Angelesben helyi anyagokból printeltek szállodát, a Lewis Grand Hotelt, a mexikói Habitas moduláris és fenntartható luxusszállásokat nyomtat, amelyeket a helyszínen szerelnek össze. Más kérdés, hogy a szállítás mennyire környezetbarát… A vállalat vezetősége tisztában van ezzel, mert a jövőben a helyszíni nyomtatásra igyekeznek összpontosítani. A texasi sivatagos tájban szintén a turistákat várja majd az El Cosmico – a tizenöt hektáros területre nyomtatott hotelt (nyitókép), uszodát, fürdőt és a rekreációt szolgáló más megoldásokat is terveznek.

A Michelin Japan a Tokiótól északnyugatra fekvő Gunma megyében működő lamináló-gyára nemrég új additívgyártás-műhellyel (Michelin AM Atelier) bővült. A bővítéssel a termékfejlesztést kívánják felpörgetni, a fémnyomtatókat helyi kis- és középvállalatokkal együttműködve használják.

A francia gumigyártó japán részlege a gyártótechnológia további fejlődésével helyi új céghálózat előmozdításán is dolgozik. A műhelyben lehetőség nyílik, hogy a partnercégek, a kockázatok csökkentésével, ismerjék meg az új technológiák adta lehetőségeket.

Az AM Atelier kutatásfejlesztési programjához eredetileg nyolc, most már huszonkét vállalat csatlakozott. A Michelin Japan székhelyét augusztusban át is teszi Gunma megyébe, hogy tovább mélyítse együttműködését a helyi cégekkel.

A nagyvállalat szabadalmaztatott 3D nyomtatótechnológiáját autógumi-öntőformák gyártásához használják; fémporokat és műgyantákat rétegeznek, szilárdítanak meg lézerrel. A műhelyben a partnerek amellett, hogy hozzáférnek az új termékek fejlesztéséhez szükséges gépekhez, mérnöki képzésben is részesülnek.

Az eddigi képzéseken és szemináriumokon több mint hatvan személy vett részt, és nemcsak Gunmmából, hanem más megyékből is érkeztek. Többen meglepődtek a 3D nyomtatás széleskörű alkalmazási lehetőségein, és hogy egyes országokban mennyire elterjedt a technológia.

Az elektromos járművek iránti kereslet növekedése is a bővítés okai közé tartozik. A kereslettel nő a helyi gyártás, alkatrészek lokális előállítása iránti igény. Az új műhely ezeket a törekvéseket maximálisan támogatja. Igyekszenek kihasználni például azt a tényt, hogy 3D nyomtatással hagyományos gyártóeljárásokkal megvalósíthatatlan komplex öntőformák állíthatók elő.

A műhely – mint a műhelyek általában – együttműködési térként is funkcionál. A vállalatok egyesíthetik szakismereteiket, és közösen végezhetnek kutatásokat, fejlesztéseket. Minél szerteágazóbbak a szakismereteik, a helyi cégek annál több közös projektet fognak kivitelezni, a megye pedig a japán 3D nyomtatás egyik élharcosává válhat.

A kvantumszámítógép és a kvantumszámítások a jövő egyik nagy technológiai ígérete. Húsz-harminc esztendeje inkább csak álomnak tűnt, mára viszont – annak ellenére, hogy gyakorlati, „valóvilág” alkalmazásokban használható kvantumszámítógép egyelőre nincs – felgyorsultak a fejlesztések. Exponenciális technológia (akárcsak a mesterséges intelligencia vagy a 3D nyomtatás), tehát ez a tempó csak növekedni fog, és talán már a következő évtizedben (a jó ideje működő kvantumtitkosítás mellett) lesznek gyakorlati alkalmazások.

A terület fejlődéséhez a 3D nyomtatás is hozzájárul. 2019-ben a nanoszintű 3DP specialista német Nanoscribe csatlakozott a MiLiQuant kvantumkutatási programhoz, egy hároméves projekthez. Diódalézer-alapú fényforrásokon dolgoztak kvantumérzékelőkhöz és kvantum-képalkotó eszközökhöz. Ipari szintre akarták emelni, ipari környezetbe kívánták vinni a technológiát.

2020-ban dél-koreai kutatók nagy sűrűségű kvantumpötty-pixeltömböket nyomtattak nanoszinten. Folyékony tinták polimer nanohuzalokba ágyazásával, megszilárdításukkal fényt kibocsátó, függőleges oszlopokat állítottak elő. Ezek a nyomtatott szerkezetek tartósságuk és nagy fényerejük miatt szuper nagyfelbontású kijelzőeszközökhöz használhatók.

Az elektronikus alkatrészeket, tárgyakat nyomtató gépeket fejlesztő Nano Dimension a Stuttgarti Egyetemnek eladott egy Dragonfly IV-et. A szoftverszinten mélytanulás (deep learning) algoritmussal működtetett rendszert méretezhető kvantumérzékelők fejlesztésére fogják használni. A géppel ugyanis méretezhető mikroelektronikai, fotonikus eszközök készíthetők, Egyszerre képes vezető és dielektromos anyagokat printelni, a nyomatba helyben, a géppel kondenzátorok, antennák, tekercsek és egyéb elektromechanikus alkatrészek integrálhatók.

A stuttgarti kutatók bizakodnak, hogy a 3D nyomtatóval következőgenerációs méretezhető kvantumeszközöket tudnak tervezni és gyártani. Termékeik az egészségügytől, a gyógyszeripartól az önvezető autókig, a megújuló energiákig, számos területen lesznek alkalmazhatók – vélik.

A kvantummechanikai tulajdonságokat érvényesítő kvantumszenzorok érzékelése nagyon magasszintű, méréseik hihetetlenül pontosak. Ígéretes prototípusokat teszteltek már, a technológia viszont még nem méretezhető, ezért tömeges gyártás sincs még.

A kutatók szerint a Dragonfly IV rendszerrel sikerül kezelniük a méretezhetőség problémáját. A kivitelezésben tizenkilenc ipari partnerrel és három kutatóintézettel dolgoznak együtt, három-ötéves időtávban gondolkoznak.

A desktop 3D nyomtatás-szolgáltatásokat kínáló kaliforniai Polystruder különleges szerkezetet fejlesztett. A mesterséges intelligenciával működő Polystruder GR PRO nevű gép műanyagot aprít. Speciális ShredAI aprító algoritmusa MI-n alapul.

Az algoritmus valósidőben észleli az adott anyag tulajdonságait, és igazítja hozzájuk automatikusan a motor sebességét, fordulatszámát, teljesítményét. A gép komoly előrelépés a területen, fontos szerepet játszhat az additív gyártásban. Ipari és személyes alkalmazásokra egyaránt használható.

„Okos szerkezet” – tartják róla a fejlesztők, és szerintük új magasságokba emeli a műanyagaprítást. Szenzorikus adatokat feldolgozva, állítja be a sebességet, a motorteljesítményt. A lehetséges kockázati tényezőket is észreveszi: dugulásokat, akadozó működést, anyaghiányt, megtelt tartályokat, működés közben nyitva maradt, vagy kinyílt garatajtókat.

A géppel az aprítás intelligensebb és biztonságosabb, mint volt bármikor – áll a vállalat sajtóközleményében. Háromszáz wattos, kefe nélküli, egyenáramú, nagyon csendes működéséről ismert motor köré épül. Könnyedén megbirkózik a legkeményebb műanyagokkal, zökkenőmentessé teszi a munkafolyamatot, minimálisra csökkenti a működtetési, üzemeltetési nehézségeket.

A többi aprítógéptől, iratmegsemmisítőtől újszerű designja különbözteti meg. Tizenkilenc kétoldalas rozsdamentes acélpengével dolgozik, amelyek jóval tovább tartanak, mint a hagyományos aprítógépekben lévők. Ennek a kidolgozásnak, ezeknek a pengéknek köszönhető a karbantartási költségek és a munkaidő csökkenése.

Nagy, közepes és kisméretű pengékkel egyaránt dolgozik, széles a választék, tömör nyomtatott műanyagtárgyakat akár huszonöt milliméteresre felaprít. Mivel speciális frissítőfunkcióval rendelkezik, így hozzáfér a legújabb firmware-hez és más fejlesztésekhez, felhasználói mindig „naprakész” géppel dolgoznak. Változatos alkalmazásokhoz adaptálható, ipari

A 3D nyomtatást olyan hagyományos területeken is használják már, mint a kézművességéről ismert luxusóra-ipar. Tradíció és posztmodern csúcstechnológia összekombinálásából különleges remekművek születnek, mint például az 1860-ban alapított olasz Panerai egy genfi nemzetközi órakiállításon bemutatott PAM578 Titanium Tourbillon (Titán Forgószél) Special Edition-je.

Kialakításához a közvetlen lézeres fémszinterezés (DMLS) technikát is használtak. A lézer a porállapotban lévő fémet rétegről rétegre hegeszti. Egy-egy réteg 0,02 milliméter széles, és a technológiával különleges tervek, bonyolult minták valósíthatók meg speciális eszközök igénybevétele nélkül.

Azzal, hogy az óratokhoz a DMLS-t használták, tömege negyven százalékkal kevesebb lett, mintha hagyományos eljárással és acéllal dolgoztak volna. 48 milliméter a mérete, mindössze 90 gramm a tömege. Hagyományos gyártómódszerekkel kvázi lehetetlen lenne ilyen mértékű csökkenést elérni.

A tok a cég klasszikus Luminor modelljeire hasonlít, üreges belseje viszont teljesen más. Először a Carbotech kompozittal dolgozva, kerültek kapcsolatba a 3D nyomtatással. A puristák ugyan ódzkodtak, de az új anyagok és tervek egyértelműen jelzik a Panerai kísérletező kedvét.

Idén a luxusautókat egyedire kialakító, személyre szabó német Brabus-szal kötöttek együttműködési szerződést. Együtt készítették el a Submersible S Brabus eTitano PAM01403 merülőórát.

Az óra 47 milliméteres tokjához teljes mértékben újrahasznosított titánhulladékot használtak. Titánport rétegeztek, a rétegeket kiváló teljesítményű száloptikás lézerrel olvasztották. A tok pehelykönnyű, de a szerkezete szilárd, harminc százalékkal könnyebb, mintha a titánt hagyományosan dolgozták volna meg. Összesen 23,6 gramm.

Az Egyesült Államok Energetikai Minisztériuma által létrehozott PPP, köz- és magánegyüttműködés, a REMADE Intézet az első amerikai szervezet, amely az ország körforgásos gazdaságra (circular economy) történő átállásának felgyorsításán dolgozik. Céljuk anyagok recikálálásának, újrahasznosításának maximalizálása.

Egyik, 1,5 millió dolláros projektjükhöz a Virginia Technológiai Intézetet (Virginia Tech) választották ki; kerékgumik az eddiginél sokkal hatékonyabb újrafutózásán dolgoznak.

A munka kulcsfontosságú lehet a kerékgumik szabályos időközönkénti újrafutózásától függő kereskedelmijármű-ipar számára. A járművek a rendszeres megújítás miatt működőképesek.

A Virginia Tech felmérése alapján csak az Egyesült Államokban évi 14,5 millió kerékgumit futóznak újra. Kevesebb a veszteség, mintha a komplett gumikat kellene kicserélni, de guminként még így is kb. négy kiló a járművek hatékony üzemanyag-használatát negatívan befolyásoló anyaghulladék.

A projekt előzetes számítások szerint jelentős mértékben hozzájárulhat az USA energiatakarékossági és károsanyag-kibocsátási törekvéseinek megvalósulásához. A kutatók 3D szkennelést és 3D nyomtatást használva terveznek új anyagokat. A printelésre programozott ipari robotok által létrehozott anyagok megfelelnek a gumiabroncs-elvárásoknak, a nyomatok a használt gumik előre meghatározott részeire kerülnek.

A kutatók érdeklődéssel várják a polimer-megmunkálás és a gyártás 3D szkenneléssel, 3D nyomtatással és ipari robotikával történő továbbfejlesztését. Elmondták, hogy ha minden a tervek szerint megy, éves szinten a gumihulladékot kb. 90 ezer kilogrammal, a széndioxid-kibocsátást pedig 800 ezer kilogrammal csökkentik.

A projektben az Arizonai Állami Egyetem és a Michelin is részt vesz. 3D nyomtatásra, gumitervezésre, teljesítményjellemzésre és az ipari fenntarthatósági célok megvalósítására alkalmas, csúcsteljesítményű elasztomer-szintézisen dolgoznak.

Elsődlegesen új gyártófolyamatot dolgoznak ki. A technikával az iparági követelményeknek megfelelve, a gumi felületére rakják le az anyagokat.

Elektronikus eszközöket, alkatrészeket hagyományosan merev fémekből, szilíciumból és kerámiákból gyártanak. Az utóbbi években, évtizedben viszont megnőtt a hajlítható, csavarható és változatos felületekhez alkalmazkodó, magunkon viselhető (wearable) technológiák iránti kereslet.

A keresletet kielégítendő, folyamatosan új gyártóeljárásokat, például a viselhető elektronika felhasználását támogató 3D nyomtatótechnikákat kell kidolgozni. A Szingapúri Nanyang Műszaki (NTU) Egyetemmel és a városállam 3D Nyomtatás Központjával együttműködő japán Panasonic ennek a célnak megfelelő, több-hullámhosszú, nagyteljesítményű lézereket tartalmazó többanyagos (multi-material) 3D printert fejlesztett. A fejlesztők elmondása alapján gépükkel gyorsan és könnyen nyomtathatók magunkon viselhető okos és rugalmas elektronikus készülékek.

A Panasonic és az NTU együttműködése 2016-ban kezdődött, a közben eltelt évek során két szabadalmat jegyeztettek be oltalomra, tizenegy konferenciát tartottak, és szintén tizenegy tanulmányt írtak közösen.

A printerrel új anyagok, például organikus polimerek vagy szénalapú matériák, mint a grafén nyomtatását igyekeznek megvalósítani. Ezekből ugyanis előállíthatók rugalmas, hajlítható, nyújtható áramkörök.

A nyomtatott rugalmas elektronika kényelmesebb és mobilabb, egyben könnyebb és kisebb kütyük felé vezet. A géppel a korábbi merev anyagokkal kivitelezhetetlen egyedi szerkezetek hozhatók létre. A fejlesztők szerint az új printer forradalmasíthatja az additív gyártást.

A különféle lézeres hullámhosszokkal az ismert szénalapú anyagokat, mint a poliimidot vagy a grafén-oxidot új típusú, nagyon porózus grafénné alakító hő- és vegyi reakciók indíthatók el. Az új grafénnel nyomtatott szerkezetek könnyűek, és vezetik az áramot. Rugalmas felületekre szintén nyomtathatók, így pedig újfajta viselhető elektronikus cuccok készíthetők belőlük.

A Panasonic – az Autonóm Gyár koncepció részeként – szingapúri kutatóközpontjában lézeralapú gyártórendszerekhez alapított üzemet, ahol további teszteket, kísérleteket végeznek az új printerrel.

Sok vállalat és más szervezet, művész küldetésként tekint műanyagok újrahasznosítására, különösen az óceánból származókkal végzett munkára. Mivel mindegyik műanyagfajta egyedi jellegzetességekkel bír, feldolgozásuk speciális kihívás. Megfelelő technikával viszont a hulladék a kívánt formává alakítható, érték teremthető belőle.

A 2005-ben alapított, Seattle-ben és Salt Lake Cityben aktív LightArt különleges lámpákat készít az óceánból származó műanyagokból. Korábbi építészeti, szobrászati és a világítás területén szerzett tapasztalataikra támaszkodva, munkáik komoly esztétikai minőséget képviselnek, ugyanakkor nagymennyiségben, de a fenntartható fejlődés elvárásainak eleget téve gyárthatók.

Az újrahasznosítás mellett a kézművesség, az egyedi anyagok, a folyamatos kísérletezés az új anyagokkal kulcsszerepet játszik tevékenységükben, és ez a szemlélet friss darabjaikon, a fenntartható világításban és az anyagtudományban egyaránt fontos előrelépésnek számító Óceántekercs Kollekción is megfigyelhető.

A lámpák teljes egészükben polipropilénből készültek. A nyersanyagot. az óceánban és a partokon talált műanyag-hulladékot komoly kutatásokat követően, feldolgozták, granulátumokká, a granulátumokat nyomtatószálakká alakították át, majd a lámpák 3D nyomtatással nyerték el végső formájukat. A kollekció arra a szomorú tényre is emlékeztet, hogy évente nyolcmillió tonna műanyag-hulladékot találnak a bolygónak ezen a területein.

FDM/FFF nyomtatótechnológiával dolgoztak, a fenntarthatóságot érvényesítő tervezési szempontokat megvalósító, lógó lámpák felülete egyenletes, matt, kicsit olyan, mint a kézműves kerámiáké.

Már az Óceántekercs Kollekciót megelőző Tekercs is pozitív fogadtatásban részesült, az OceanWorks nemzetközi szervezettel együttműködő LightArt a sikerre építve dolgozta ki a fenntarthatóságot még szignifikánsabban érvényre juttató újabb terveket – és lámpákat.

A klímaváltozás kezelése, az atmoszférába kerülő károsanyag-kibocsátás csökkentése az emberiség előtt álló egyik legnagyobb kihívás. Senki nem tudja a pontos megoldást, viszont a 3D nyomtatás fontos szerepet fog játszani benne – derül ki az Észak-karolinai Állami Egyetem tanulmányából.

A felsőoktatási intézmény kutatói bemutatták, hogyan iktatható ki nyomtatott szűrőkkel a széndioxid. Speciális hidrogélt printeltek hozzá, amely képes visszatartani, „megfogni” a karbonhidráz enzimet. Ez azért fontos, mert az enzim felgyorsítja a széndioxidot és a vizet hidrogénkarbonáttá alakító folyamatot.

Mivel a 3D nyomtatáson alapuló gyártással minden gyorsabb és pontosabb, megfelelő nyersanyagokból elkészíthető ez az anyag. A hidrogél mechanikailag elég erős a printeléshez, és folyamatos nyomtatószállá alakítható.

Az extrudálás és a fotopolimerizáció keverékének tűnő, az anyag-kilövelléshez (material jetting) hasonló eljárást dolgoztak ki. Kéz különféle szerves vegyületből és karbonhidrázból nyomtatótintát készítettek. Ezt követően kétdimenziós rácsra nyomtatták a hidrogél fonalszerű szálait, míg az oldatot ultraibolya fénnyel szilárdították meg. Így érték el, hogy a hidrogél elég erős legyen a nyomtatáshoz.

Kisebb kísérlet során egy gázkeverékben lévő széndioxid huszonnégy százalékát szűrték ki. Elmondták, hogy a korábbi teszteken jobb eredményt értek el, a gyengébb teljesítményt a szűrő kis méretével magyaráztak: a kísérlethez használt változat átmérője a három centimétert sem érte el.

Szerencsére a szűrők nagyobbá alakíthatók, méretük és formájuk változtatható. A szűrés hatékonyságát növelendő, akár oszloppá is rendezhetők. A szűrés tartósságát tesztelve, kiderült, hogy a nyomat ezer óra elteltével is megtartotta szénmegkötő kapacitása ötvenkét százalékát.

A kutatók hangsúlyozzák: munkájuk elején tartanak, annyi viszont már bebizonyosodott, hogy a széndioxidot megkötő eszközökhöz újféleképpen is kidolgozhatók anyagok.

Az additív gyártással és digitális raktározással foglalkozó Immensa tizenötmillió amerikai dollár értékű 3D nyomtatógyárat épített a szaúdi Dammamban – ahol a vállalat egyik irodája található. (A másik kettő Dubaiban és Kuvaitvárosban van.)

A létesítménnyel a 3DP üzleti használatát igyekeznek felgyorsítani a királyságban. Az ország mostanában komoly összegeket fektet a technológiai fejlődésbe, és más közép-keleti olajmonarchiákhoz, például Dubaihoz hasonlóan a gyorsan fejlődő 3D nyomtatás az egyik zászlóshajó. (Cseppet sem meglepő módon, a mesterséges intelligencia a másik.)

A Vision 2030 stratégiához kapcsolódó gyáralapítás tökéletesen illeszkedik Szaúd-Arábia gazdaságának diverzifikálását, globális gyártócsomóponttá válását célzó elképzeléseibe. Kiemelik az ország kedvező földrajzi fekvését, a nyersanyagok sokaságát, különféle fontos piacok elérhetőségét.    

Az 1500 négyzetméter alapterületen épült gyárban olyan iparágak, mint például az energetika, az olaj- és gázszektor, a petrokémia számára printelnek kívánság szerinti (on demand) csúcskategóriás darabokat. A nyitóünnepséget Szaúd-Arábia ipar és bányászati miniszterhelyettese vezényelte le.

A gyárral olyan céloknak igyekeznek eleget tenni, mint a helyi termelés felpörgetése, az ipari ökoszisztéma megerősítése, a versenyképesség növelése, fenntartható munkakörök teremtése, szaúdi tehetségek, mérnökök felkarolása – hangsúlyozza Ali Abdulaziz Al-Turki, az Immensa elnöke. Gyártótevékenységüket a királyság mellett a tágabb régióra (Kuvait, Katar, Bahrain stb.) is igyekeznek kiterjeszteni. A General Electric 3D nyomtatóit, köztük a régió legnagyobb lézeres fémolvasztó gépét használják.

A kormány kedvező szabályozási környezet kialakításával, robusztus infrastruktúra-tervekkel és az oktatás minőségének javításával, patrónusként, befektetőként viszonyul a gyártóiparhoz.