FREEDEE BLOG

Egyre gyakoribb a 3D nyomtatás orvosi alkalmazása. Úgy tűnik, egy új kutatással viszont minden eddiginél hasznosabb alkalmazások jöhetnek.

A Sydney Egyetem, Hala Zreiqat által vezetett csoportja ugyanis olyan nyomtatott csontokkal dolgozik, amelyek tulajdonságait a korábbi szintetikus csontimplantátumok meg sem közelítették.

A sok egyedi jegy miatt nehéz csontot utánozni. Belülről nagyon lyukacsos, kívülről pedig masszív; egyszerre erős, könnyű és porózus. A tudomány nem tudja a választ arra, hogyan egyesíthető egyetlen szintetikus anyagban a három. Nagyobb csontrészeket nem is szoktak helyettesíteni velük.

Az egyik sanghaji kórházzal együttműködő ausztrál kutatónő a napokban jelentette be, hogy kikísérletezték a megfelelő, nyomtatható szintetikus anyagot, egy bioaktív kerámiát. Az új matéria elég erős ahhoz, hogy a nyomásnak ellenálljon, viszont van annyira porózus is, hogy a véráramlást és a sejtek mozgását ne akadályozza. A tesztek alapján a szervezet nem dobja ki, és segíti a csontgyógyulást.

Zreiqat szerint kísérleteikből tíz éven belül lehet kereskedelmi termék.

A tavaly nyílt forráskódú fémnyomtatót épített Joshua Pearce, a Michigani Műszaki Egyetem kutatója ismét open source, illetve hordozható gyártóeszközökön dolgozik jelenleg. Emellett a napenergia hasznosításával is foglalkozik, mostani fejlesztésével a két területet kapcsolja össze. Napenergiával működő RepRap-alapú 3D nyomtatókat épít.

„Mit csinálunk, ha nyomtatás közben jön egy áramszünet?” – teszi fel a kérdést. Ha pedig olyan helyen járunk, ahol akadozik az áramellátás, eleve problémás a printelés. Ilyen szituációkra gondolva jött a napfénnyel is működő printer ötlete.

Pearce két megoldással áll elő.

Az egyik egy iskolákra és közösségi központokra kitalált fotovoltaikus (fotovillamos) napelemekből és önálló (RepRap Mendel-szerű) nyomtatóból álló mobilrendszer, ami 35 órán keresztül folyamatosan működik az elemekkel. Könnyen beszerezhető alkatrészekből áll, a számítógépes kapcsolat nélküli nyomtatást kiegészítő SD-kártya biztosítja. Probléma, hogy bajosan lehet hordozni.

A FoldaRap-jellegű másikat annál inkább; aktatáskában is elfér. Efika MX Smartbook, egy „ultrahordozható notebook” vezérli, lítium-ion elemekkel és részben flexibilis fotovillamos (PV) modulokkal működik, egy töltés hét órára elegendő. Pearce arra találta ki, hogy nehezen megközelíthető helyszíneken – helyben – szükség szerint lehessen nyomtatni, például békefenntartó erők valahol az afgán hegyekben.

A kutató három Thingiverse-tervfájllal tesztelte gépei gyorsaságát és a printelés pontosságát. Mindkettő bevált, alkalmasak digitális gyártásra. Kellő napfénnyel a közösségi RepRap órákig működött, a hordozható rendszer napi több printelésre képes egyetlen töltéssel. Előbbi összköltsége 2500, utóbbié 1300 dollár, de a napelemek és a nyílt forráskódú printerek folyamatos áresésével, sokkal olcsóbbak lesznek. Mivel az újabb RepRap gépek egyre kevesebb energiát fogyasztanak, a mainál kisebb napelemekre és tárolórendszerekre lesz szükség a jövőben.

A „következőgenerációs épületek, fontos helyszínek dokumentálásával” foglalkozó Steelblue kreatív ügynökség az Autodesk közreműködésével elkészítette a 2017-es San Francisco távlati várossziluettjét. Előrevetítették a jövőt.

A részletgazdag 182,88x182,88 centis, építészeti modellként is tökéletes makettet Objet Connex500 gépen nyomtatták ki. Több alkalommal, különféle anyagokkal próbálkoztak. A demográfiai, közlekedési és más adatok kivetítésére tökéletes kemény, átlátszatlan matériával (VeroWhite) kezdték, amit aztán átlátszó VeroClear-rel kevertek. Elégedettek az összhatással.

Kevés kezdeményezés gyakorol akkora hatással a 3D nyomtatás fejlődésére, mint a 2005-ben indult RepRap projekt. Már maga a RepRap kifejezés is sokat elárul: a replicating rapid prototyper összevonása, ami a legtöbb alkatrészét kinyomtató, önmagát Neumann János sejtautomata elképzeléséhez hasonlóan replikáló printerekre vonatkozik. A projekt – a nyílt forráskód, nyílt design törekvések zászlóshajója a 3D nyomtatásban – döntő mértékben hozzájárult a technológia demokratizálódásához, népszerűsítéséhez, az áreséshez, és ahhoz, hogy átlagfogyasztók is könnyebben hozzáférhessenek.

2011-ben az akkor már mozgalomként is funkcionáló RepRapra alapozva, az open source egyik élharcosa, a kaliforniai Brook Drumm megalapította a PrintrBot céget, és nem sokkal később a kért 25 ezer helyett 830 ezer dollárt gyűjtött össze közösségi finanszírozással a néhány óra leforgása alatt összeszerelhető gép gyártására..

Brook Drumm idén határozta el, hogy dokumentumfilmet készít a RepRap közösségről. Egyelőre a kezdeti lépéseknél tart, Kickstarter-kampánnyal próbál anyagi támogatáshoz jutni, az összegyűlt pénzből és a film bevételeiből a 3D nyomtatást fogják népszerűsíteni, megismertetni a legfiatalabb korosztállyal.

A 3D nyomtatás a társadalom fontos szegmenseiben, például az egészségügyben vagy a közlekedésben is egyre népszerűbb. Más kevésbé komoly, de annál szórakoztatóbb területeken úgyszintén – például egy 2011 óta együttműködő új-zélandi fejlesztőcsoport főként puszta kedvtelésből printel kvadrokoptert. A kvadrokoptereket egyébként egyre jobban kedvelik a vezető nélküli légi járművek fejlesztői.

A tervezéshez Autodesket, a nyomtatáshoz Flashforge Creatort használnak. Az FPV Quad Racer, amelyért Kickstarter-kampányt is indítottak, kicsi könnyű és biztonságos. A kampánnyal az a céljuk, hogy nagyobb méretben is kivitelezzék a négyrotoros helikoptert.

Különös kéréssel fordult Dickson Walkerhez, a glasgow-i ST3P 3D Print & Design igazgatójához és terméktervező mérnökéhez a rijekai Fokus Grupa művészcsoport: egyik projektjükhöz a Zágráb főterén álló Jellasics lovas-szobor négylábújának fejéről akartak eredeti méretű nyomtatott változatot.

A fej hosszú, aprólékos munka után elkészült. 14 kiló műanyagot (ABS) és fél kiló epoxigyantát tartalmaz. Walker elmondta, hogy ekkora darabot még nem nyomtattak, de örömmel álltak neki, mint minden komoly kihívásnak.

A szobor a glasgow-i „Emberek szeretik az emlékműveket” kiállításon tekinthető meg.

A világ második legnagyobb nemzetközi szolgáltatóhálózata, a PwC felmérést készített a 3D nyomtatás jelenéről, közeljövőjéről.

Száznál több ipari gyártót kérdeztek meg, mire használják, használják-e egyáltalán a 3D nyomtatást, és ha igen, csak prototípuskészítésre, vagy másra is. Az alábbi válaszokat kapták:

A válaszok egyrészt bizakodásra adnak okot, másrészt viszont egyértelmű, hogy a gyors prototípuskészítés ugyan nagyon fontos alkalmazási terület, de a nagy áttörés, a technológia széleskörű elterjedése, a 3D nyomtatással történő nagymennyiségű (sorozat)gyártás más területektől függ. El kellene jutni odáig, hogy sokkal több működő alkatrészt vagy készterméket nyomtassanak, mint prototípust, illetve a 3D nyomtatás kiegészítsen vagy háttérbe szorítson hagyományos gyártási eljárásokat (például egyes hallókészülékek és fogászati termékek esetében ez már megtörtént), más megoldással nem kivitelezhető darabok sokasága készüljön vele.

A technológiát már több fontos ipari szektorban (autógyártás, repülőgépipar, egészségügy stb.) használják, a használati kör folyamatosan bővül, amelyet az alábbi ábra szemléltet:

A 3D nyomtatótechnológia előrelépése három területen, lazán összehangolt fejlesztéseken keresztül várható: nyomtatók és nyomtatási módszerek, tervezéshez és nyomtatáshoz használt szoftverek, nyomtatóanyagok. (Jelen PwC tanulmány az elsőt vizsgálja, a másik kettőről a közeljövőben jelennek meg anyagaik.)

A mostani printerek többsége a piac két szegmensét célozza meg: a nagyon jó minőségű gépek és magas költségek, illetve a sokkal kevesebbre képes gépek és alacsony költségek kategóriát – az ipari és vállalati, illetve a hobbibarkácsoló és átlagfelhasználó szintjét. Az utóbbi kategóriában használt printerek általában valamilyen nyílt forrású RepRap-változatok. Pozitív fejlemény, hogy 2013-tól fokozatosan betöltődik a spektrum közepén korábban tátongó űr: megjelentek a jó minőségű, de olcsóbb árfekvésű printerek. A Gartner szerint 2016-ra az ebbe a kategóriába tartozó, üzleti és más szervezeti igényeknek megfelelő printerek ára ezer dollár alá esik. Igazuk lehet, mert a gépek valóban jobbak lesznek, viszont a változások szintje és jellege komoly eltéréseket fog mutatni technológiák és eladók szerint.

A printerek várhatóan gyorsabbak lesznek, több nyomtatófejjel fognak dolgozni, a Delta gépek háttérbe szoríthatják a kartéziánus konfigurációkat. Használatuk még jobban automatizálódik, könnyebb is lesz, fejlesztésükkor jobban érvényesülnek a felhasználóbarát szempontok.

A printerek anyagkezelésében szintén várhatók változások. Általában egyetlen anyaggal (műanyag, fém, kerámia, fa, biológiai matéria) dolgoznak, hasznosabb termékekhez és piacbővüléshez viszont többel kellene. A multi-material használat egyes eljárásoknak kedvez, másoknak kevésbé. Például az FDM gépek esetében csak kismértékben kell átalakítani a jelenlegi technológiát. Kihívást jelent, hogy a több anyaggal is működő mai gépek egyetlen anyagcsaládot (például polimereket) használnak, általában prototípus-készítéshez, és a különféle anyagcsaládok, például fémek műanyagokkal való kombinációja nagyon kezdeti szakaszban jár még.

Teljes rendszerek, alrendszerek printelése, beágyazott szenzorokkal, elektronikával vagy elemekkel szintén megoldatlan kérdés. Multi-material gépek sokat segíthetnek, de más speciális megoldások is kellenek hozzá, különösen a bioprinting területén. Egyes késztermékekhez a 3D nyomtatást, alkalmasint teljesen automatizált printerbotokat más gyártási eljárásokkal (marással, fúrással stb.) kell közös nevezőre hozni.

Az FDM gépek utóbbi öt esztendeje bizonyítja, hogy szabadalmak lejárta felgyorsítja a fejlesztések ütemét, a „nyílt forráskódú közösségekkel” szélesebb körben terjedt, olcsóbb lett a technológia. Hasonló folyamatok várhatók más, például szelektív lézeres szinterezéssel kapcsolatos szabadalmi oltalmak 2014-es lejárta után is.

A mai piac kettősségének fokozatos megszűnése, még több közepes árfekvésű, de jó teljesítményű gép megjelenése a piaci diszrupció kulcsa – összegeznek a tanulmány szerzői.

Sokakon segítettek más a nyomtatott karok, kezek. Egy új fejlesztés viszont azoknak a személyeknek szól, akiknek nem hiányzik egyik sem, de valamilyen ok (izomsorvadás, ízületi gyulladás, idegrendszeri károsodás stb.) miatt nem vagy alig tudják mozgatni.

Elizabeth Jackson, a művégtagokkal foglalkozó e-NABLE csoport tagja rájuk gondolva dolgozta és nyomtatta ki az exoskeleton-szerű „Levegős Kart” (Airy Arm). Nincs benne elektromos alkatrész, Jackson úgy tervezte, hogy a könyök tevékenységével lehessen irányítani.

Az utóbbi év egyik markáns trendje, hogy egyre több divattervező használja a 3D nyomtatást. Michele Badia, a MyMiniFactory olasz designere tervezett már tetszetős magassarkú cipőt, ezúttal viszont olyan területre tévedt, amellyel nem próbálkoztak előtte. Harisnyatartóval állt elő, és teljes alsónemű kollekciót tervez (Chic Liberty Collection). Bevallása szerint a klasszikus design inspirálta.

Munkáihoz NinjaFlexet használ, kever PLA-vel, ami az ABS-nél és a PLA-nél is puhábbá, rugalmasabbá teszi a nyomtatott darabokat. A „Kicsi Bazsarózsa” nevű harisnyatartó fájlja itt tölthető le, NinjaFlexet támogató bármilyen FDM-gépen printelhető.

A világörökség-helyszínek kollektív emlékezetünk részét képezik. Sajnos egyre több pusztul el közülük, válik természeti katasztrófa, enyészet vagy az emberi gyarlóság áldozatává. A Microsofttal együttműködő nonprofit CyArk 3D lézerszkenneléssel és új webtechnológiákkal akarja felhívni figyelmünket a legizgalmasabb helyszínekre.

Az oaklandi (Kalifornia) CyArk új honlapjához használt, 3D tartalmakhoz kitalált WebGL technológiát eddig főként csak appokban alkalmazták, de itt már böngészőből is működik. A helyszínek 3D modelljeit Internet Explorerre optimalizálták.

Az együttműködés része a Microsoft a web újragondolását, az online világ határainak kitágítását célzó Rethink kampányának. A CyArk és partnerei küldetésüknek tekintik, hogy a világörökség helyszínek legalább digitális formában fennmaradjanak az utókornak. A munkában a Nokia is részt vesz – térképező rendszerükkel, valamint Lidar lézerszkennerrel és GPS szenzorokkal örökítették meg Philadelphiát.

Öt év alatt 500 helyszín feldolgozása az ambiciózus terv. Eddig negyvenet fejeztek be, köztük Pompeji romjait, az amerikai elnökök sziklaportréit a Rushmore hegyen, a Sydney Operaházat, a gujarati (Nyugat-India) Ran-ki-vavot, a Pisai Ferde Tornyot és a londoni Towert.

A CyArk világörökség- és más szervezetek, kormányok, érdeklődő magánszemélyek helyszínekre vonatkozó javaslatait is várja. A javaslatokat kiértékelik és eldöntik, hogy melyek kerüljenek fel az 500-as listára.